std::unordered_map 在 C 中是如何實現的？

std::unordered_map 是如何實現的

簡介

了解資料的內部工作原理結構對於優化性能和理解其行為至關重要。本文旨在闡明 std::unordered_map（C 標準函式庫的基本元件）的實作細節。

設計概述

與常見假設相反， std::unordered_map 不利用純鍊錶方法進行碰撞處理。相反，它採用了一種稱為“封閉散列”或“開放尋址”的混合設計。此技術分配一個儲存桶數組，並在發生碰撞時，根據雜湊函數探測數組內的不同位置。

碰撞處理

std 的行為： :unordered_map 由兩個參數定義：bucket_count 和 max_load_factor。 Bucket_count 定義陣列大小，而 max_load_factor 預設為 1.0，指定在調整表格大小之前儲存元素與 Bucket 計數的最大比率。

為了確保元素插入或刪除時迭代器的有效性， std::unordered_map 必須保留桶數組。此要求導致使用封閉散列，其中透過探測不同的數組位置來解決衝突，這是不可避免的。

重新散列和調整大小

為了保持最佳效能，std::每當負載因子超過max_load_factor 時，unordered_map 就會將其元素重新分配到新的儲存桶數組中。當負載因子變得過高時，此過程稱為重新散列，由插入操作觸發。新數組的大小通常是前一個數組大小的兩倍。

效能影響

雖然開放式散列方法對於一般用途來說是一種務實的妥協，但它可能不是適合所有場景的最有效的解決方案。在衝突不頻繁且資料較小的情況下，使用未使用的儲存桶的哨兵值和強大的雜湊函數進行封閉尋址可以顯著提高效能並減少記憶體消耗。

結論

了解 std::unordered_map 的實現細微差別使開發人員能夠充分利用其潛力。透過欣賞其混合設計和碰撞處理機制，可以明顯看出為什麼雜湊函數的選擇和預期負載特性在優化性能和效率方面發揮關鍵作用。

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