`std::unordered_map` 如何在保持迭代器有效性的同時實現高效能？

std::unordered_map 實作：仔細觀察

C 中的 std::unordered_map 容器引發了有關其實現和效率的討論。為了闡明這個主題，讓我們探討一下這種資料結構是如何實現的。

使用鍊錶進行分離鏈結

unordered_map 的核心使用了一種稱為分離鏈結的技術，也稱為開放散列。這涉及維護一個儲存桶數組，其中每個儲存桶保存具有衝突雜湊鍵的元素的連結清單。這種設計選擇源自於 C 標準中的要求，即使插入或刪除其他元素，元素的迭代器仍然有效。

調整大小和重新散列

為了保持效能，unordered_map 採用調整大小和重新散列。當元素數量超過目前儲存桶計數乘以最大負載係數（預設為 1.0）時，就會發生大小調整。在重新哈希期間，會建立一個容量較大的新儲存桶數組，並且所有現有元素都會重新雜湊並放入適當的儲存桶中。

限制

而單獨連結對於通用應用程式來說是有效的，但它確實有局限性。對於某些場景，封閉雜湊（開放尋址）可以在速度和記憶體使用方面提供顯著的效能優勢。然而，開放尋址引入了複雜性，例如區分空位和占用位置以及處理衝突解決。

標準中的「監督」

維護迭代器的要求有效性被一些批評者稱為「疏忽」。然而，優先考慮迭代器穩定性是 C 委員會經過深思熟慮的決定。這個選擇讓 unordered_map 可以用於在插入和刪除操作期間迭代器和引用需要保持完整的情況。

結論

std::unordered_map 的實現平衡通用性、性能和對 C 標準的遵守。使用鍊錶進行單獨連結可確保迭代器的有效性，同時調整大小和重新散列可最佳化效能。儘管在特定場景中存在潛在限制，unordered_map 仍然是一種通用且廣泛使用的資料結構，用於處理基於哈希的插入和查找。

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