C++ 以 char* 为键的 unordered_map

Question

尝试使用以char*为键的容器unordered_map时，我感到筋疲力尽（在 Windows 上，我使用的是 VS 2010）。 我知道我必须为char*定义自己的比较 function ，它继承自binary_function 。 以下是示例程序。

#include<unordered_map>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

template <class _Tp>  
struct my_equal_to : public binary_function<_Tp, _Tp, bool>  
{  
    bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const  
    { return strcmp( __x, __y ) == 0; }  
};

typedef unordered_map<char*, unsigned int, ::std::tr1::hash<char*>,  my_equal_to<char*> > my_unordered_map;
//typedef unordered_map<string, unsigned int > my_unordered_map;

my_unordered_map location_map;

int main(){
    char a[10] = "ab";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(a, 10));
    char b[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(b, 20));

    char c[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(c, 20));

    printf("map size: %d\n", location_map.size());
    my_unordered_map::iterator it;
    if ((it = location_map.find("abc")) != location_map.end())
    {
        printf("found!\n");
    }

    return 0;
} 

我两次插入相同的 C 字符串abc并查找它。 第二次插入应该会失败，unordered_map 中将只有一个abc 。 然而，output 大小是 3。似乎比较 function 在这里不能正常工作。

另外， find function还有一个奇怪的结果，多次运行程序，结果竟然有变化！ 有时会找到字符串abc ，而有时找不到abc ！

谁能帮我解决这个问题？ 非常感激您的帮忙！

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编辑：在我自己为char*定义了 hash function 之后，程序运行正常。 下面列出了完整的程序代码。 谢谢你们。

#include<unordered_map>
#include <iostream>
using namespace std;

template <class _Tp>  
struct my_equal_to : public binary_function<_Tp, _Tp, bool>  
{  
    bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const  
    { return strcmp( __x, __y ) == 0; }  
};


struct Hash_Func{
    //BKDR hash algorithm
    int operator()(char * str)const
    {
        int seed = 131;//31  131 1313 13131131313 etc//
        int hash = 0;
        while(*str)
        {
            hash = (hash * seed) + (*str);
            str ++;
        }

        return hash & (0x7FFFFFFF);
    }
};

typedef unordered_map<char*, unsigned int, Hash_Func,  my_equal_to<char*> > my_unordered_map;


int main(){
    my_unordered_map location_map;

    char a[10] = "ab";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(a, 10));
    char b[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(b, 20));

    char c[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(c, 20));

    printf("map size: %d\n", location_map.size());
    my_unordered_map::iterator it;
    if ((it = location_map.find("abc")) != location_map.end())
    {
        printf("found!\n");
    }

    return 0;
}

注意：使用char * 作为 unordered_map 或其他 STL 容器的键类型可能是危险的，一个安全的方法（似乎是唯一的方法）是：在 main function， new或malloc一个块（例如 c 字符串的数组) 在堆上并用 c 个字符串填充它。 将这 c 个字符串插入到 unordered_map 中。 memory 的分配块在 main function 的末尾被释放（通过delete或free ）。

Answer 1

比较器很好（尽管传递nullptr是未定义的，可能应该处理）

散列， ::std::tr1::hash<char*>散列指针，因此每个“abc”（通常）在另一个桶中

您需要编写自己的哈希函数，以确保哈希（“abc”）始终给出相同的答案

现在 - 性能会很糟糕，但是哈希值会返回0 - 你应该看到第二个“abc”匹配第一个

根据评论 - 使用std::string简化内存管理并提供库支持的哈希和比较器，因此只需std::unordered_map<std::string, X> 。 这也意味着在删除unordered map将为您释放所有字符串。 您甚至可以安全地从堆栈上的char数组中实例化std::strings 。

如果您仍然想使用char *那么您仍然需要自己的比较器和散列，但是您可以使用std::shared_ptr为您管理内存（不要使用堆栈实例 - 执行new char[] ）然后您将有一个std::unordered_map<shared_ptr<char *>, X>但后来没有内存泄漏的复杂情况。

如果你仍然想使用char *那么你就是在正确的轨道上，但是使用像purify或valgrind这样的内存泄漏工具来确保你真正控制所有的内存管理是很重要的。 （这通常是任何项目的好主意）

最后，应避免全局变量。

Answer 2

像上面那样使用char指针作为键几乎肯定不是你想要做的。

STL容器处理存储的值，在std::unordered_map<char *, unsigned int, ...> ，你正在处理指向c字符串的指针，这些字符串甚至可能在后续的插入/删除检查中都没有。

请注意， my_unordered_map是一个全局变量，但您尝试插入本地char数组a，b和c。 当插入的c字符串超出范围时，你期望你的比较函数my_equal_to()到strcmp() ？ （您突然有键指向随机垃圾，可以与新插入的未来值进行比较。）

重要的是，STL映射键是可复制的值，不能通过外部程序行为改变其含义。 您几乎肯定会使用std::string或类似的键来表示您的键值，即使它们的构造乍一看对您来说也很浪费。

以下内容与您打算在上面工作的内容完全一致，并且非常安全：

#include <unordered_map>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// STL containers use copy semantics, so don't use pointers for keys!!
typedef unordered_map<std::string, unsigned int> my_unordered_map;

my_unordered_map location_map;

int main() {
    char a[10] = "ab";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(a, 10));

    char b[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(b, 20));

    char c[10] = "abc";
    location_map.insert(my_unordered_map::value_type(c, 20));

    cout << "map size: " << location_map.size() << endl;

    my_unordered_map::iterator it;
    if ((it = location_map.find("abc")) != location_map.end()) {
        cout << "found \"" << it->first << "\": " << it->second << endl;
    }

    return 0;
}

Answer 3

（现代 C++ 的答案，对于仍然绊倒这个问题的人）

现在，如果您使用C++17或更高版本，则可以使用std::string_view作为 unordered_map 中的键。

std::string_view 只保留对原始 char* 数据的引用而不是复制它，当您确定原始 char* 数据比 unordered_map 长时，允许您避免复制。

然而，与 char* 不同的是，std::string_view 实现了各种方法和运算符，如 std::hash，使其在更多地方有用。

std::unordered_map<std::string_view, unsigned int> my_map;
my_map["some literal"] = 123;
printf("%d\n", my_map["some literal"]);

在上面的代码中，我只把字符串字面量放在map中，这是安全的。 将其他东西放入带有 string_view 键的 map 时要小心 - 你有责任确保它们不会在地图之前被摧毁！

Answer 4

当你定义诸如“abc”之类的东西时，它会被赋予一个const char *。 每次在程序中编写“abc”时，都会有一个新的内存。 所以：

const char* x = "abc";
const char* y = "abc";
return x==y;

将永远返回false，因为每次“abc”被写入时都会记录新的内存（抱歉，如果我听起来有点重复）。