`std::unordered_map` 如何处理冲突、调整大小和重新散列，同时保持 C 标准合规性？

std::unordered_map 的内部工作原理

简介

std::unordered_map 是 C 语言中一个非常宝贵的数据结构用于存储键值对的库。然而，其实施有时可能会陷入混乱。本文深入研究了 std::unordered_map 的内部工作原理，揭示了它如何在遵守 C 标准要求的同时解决冲突、调整大小和重新散列。

碰撞处理

std::unordered_map 使用开放散列或单独的链接来处理冲突。底层数组中的每个元素充当链表的头，每个节点代表一个键值对。这种方法确保迭代器即使在插入或删除期间也保持有效。

调整大小和重新散列

为了防止过度冲突并保持性能，std::unordered_map 在以下情况下调整大小和重新散列负载因子（元素与存储桶的比率）超过阈值。调整大小涉及将存储桶的数量加倍，从而更有效地更均匀地分配元素。重新哈希涉及重新计算所有元素的哈希码并将它们分配给新的存储桶。

符合 C 标准

std::unordered_map 的实现与 C 一致标准在几个关键方面：

• 即使插入元素或插入元素，迭代器仍然有效删除，确保引用稳定性。
• 初始最大负载因子设置为 1.0，这会在表变得过于密集之前触发调整大小。
• 仅当调整大小超出指定的负载因子时才会发生重新哈希。

性能注意事项

虽然开放哈希可以保证稳定性，但它可能会导致链表包含许多元素，从而可能影响性能。然而，std::unordered_map 采用线性探测和存储桶列表等优化来缓解此问题。

替代实现选项

封闭散列或开放寻址是另一种散列不使用链表的技术。然而，它在处理冲突和维护迭代器有效性方面提出了挑战，使其不太适合在 std::unordered_map 中通用。

结论

std:: unordered_map 的实现在性能、灵活性和 C 标准要求之间取得了平衡。它使用开放散列确保了迭代器的稳定性，同时调整大小和重新散列有助于保持效率。虽然存在替代实现选项，但开放散列仍然是提供 std::unordered_map 通用功能的适当选择。

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