`std::unordered_map` 如何在保持迭代器有效性的同时实现高性能？

std::unordered_map 实现：仔细观察

C 中的 std::unordered_map 容器引发了有关其实现和效率的讨论。为了阐明这个主题，让我们探讨一下这种数据结构是如何实现的。

使用链表进行分离链接

unordered_map 的核心使用了一种称为分离链接的技术，也称为开放散列。这涉及维护一个存储桶数组，其中每个存储桶保存具有冲突哈希键的元素的链接列表。这种设计选择源于 C 标准中的要求，即使插入或删除其他元素，元素的迭代器仍然有效。

调整大小和重新散列

为了保持性能，unordered_map 采用调整大小和重新散列。当元素数量超过当前存储桶计数乘以最大负载系数（默认为 1.0）时，就会发生大小调整。在重新哈希期间，会创建一个容量更大的新存储桶数组，并且所有现有元素都会重新哈希并放入适当的存储桶中。

限制

而单独链接对于通用应用程序来说是有效的，但它确实有局限性。对于某些场景，封闭散列（开放寻址）可以在速度和内存使用方面提供显着的性能优势。然而，开放寻址引入了复杂性，例如区分空位和占用位置以及处理冲突解决。

标准中的“监督”

维护迭代器的要求有效性被一些批评者称为“疏忽”。然而，优先考虑迭代器稳定性是 C 委员会经过深思熟虑的决定。这个选择让 unordered_map 可以用于在插入和删除操作期间迭代器和引用需要保持完整的情况。

结论

std::unordered_map 的实现平衡通用性、性能和对 C 标准的遵守。使用链表进行单独链接可确保迭代器的有效性，同时调整大小和重新散列可优化性能。尽管在特定场景中存在潜在限制，unordered_map 仍然是一种通用且广泛使用的数据结构，用于处理基于哈希的插入和查找。

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