unordered_map / unordered_set中元组的通用哈希

时间:2011-08-18 15:49:39

标签: c++ c++11 tuples unordered-map unordered-set

为什么不std::unordered_map<tuple<int, int>, string> 开箱即用? 必须为tuple<int, int>定义散列函数是很繁琐的,例如

template<> struct do_hash<tuple<int, int>>                               
{   size_t operator()(std::tuple<int, int> const& tt) const {...}  }; 

Building an unordered map with tuples as keys(Matthieu M.)展示了如何做到 为boost::tuple自动执行此操作。有没有为c ++ 0x元组执行此操作而不使用可变参数模板?

当然这应该符合标准:(

4 个答案:

答案 0 :(得分:20)

这适用于gcc 4.5,允许所有包含标准hashable类型的c ++ 0x元组成为 unordered_mapunordered_set毫不费力。 (我把代码放在头文件中,只是包含它。)

该函数必须存在于std命名空间中,以便它被拾取 参数依赖名称查找(ADL)。

是否有更简单的解决方案?

#include <tuple>
namespace std{
    namespace
    {

        // Code from boost
        // Reciprocal of the golden ratio helps spread entropy
        //     and handles duplicates.
        // See Mike Seymour in magic-numbers-in-boosthash-combine:
        //     http://stackoverflow.com/questions/4948780

        template <class T>
        inline void hash_combine(std::size_t& seed, T const& v)
        {
            seed ^= std::hash<T>()(v) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
        }

        // Recursive template code derived from Matthieu M.
        template <class Tuple, size_t Index = std::tuple_size<Tuple>::value - 1>
        struct HashValueImpl
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            HashValueImpl<Tuple, Index-1>::apply(seed, tuple);
            hash_combine(seed, std::get<Index>(tuple));
          }
        };

        template <class Tuple>
        struct HashValueImpl<Tuple,0>
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            hash_combine(seed, std::get<0>(tuple));
          }
        };
    }

    template <typename ... TT>
    struct hash<std::tuple<TT...>> 
    {
        size_t
        operator()(std::tuple<TT...> const& tt) const
        {                                              
            size_t seed = 0;                             
            HashValueImpl<std::tuple<TT...> >::apply(seed, tt);    
            return seed;                                 
        }                                              

    };
}

标准符合代码

Yakk指出,std命名空间中的特殊事物实际上是未定义的行为。如果您希望拥有符合标准的解决方案,那么您需要将所有这些代码移动到您自己的命名空间中,并放弃任何ADL自动查找正确哈希实现的想法。而不是:

unordered_set<tuple<double, int> > test_set;

你需要:

unordered_set<tuple<double, int>, hash_tuple::hash<tuple<double, int>>> test2;

其中hash_tuple是您自己的命名空间而不是std::

为此,首先必须在hash_tuple命名空间内声明一个哈希实现。这会将所有非元组类型转发到std::hash

namespace hash_tuple{

template <typename TT>
struct hash
{
    size_t
    operator()(TT const& tt) const
    {                                              
        return std::hash<TT>()(tt);                                 
    }                                              
};
}

确保hash_combine来电hash_tuple::hash而非std::hash

namespace hash_tuple{

namespace
    {
    template <class T>
    inline void hash_combine(std::size_t& seed, T const& v)
    {
        seed ^= hash_tuple::hash<T>()(v) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
    }
}

然后包含所有其他以前的代码,但将其放在namespace hash_tuple而不是std::

namespace hash_tuple{

    namespace
    {
        // Recursive template code derived from Matthieu M.
        template <class Tuple, size_t Index = std::tuple_size<Tuple>::value - 1>
        struct HashValueImpl
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            HashValueImpl<Tuple, Index-1>::apply(seed, tuple);
            hash_combine(seed, std::get<Index>(tuple));
          }
        };

        template <class Tuple>
        struct HashValueImpl<Tuple,0>
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            hash_combine(seed, std::get<0>(tuple));
          }
        };
    }

    template <typename ... TT>
    struct hash<std::tuple<TT...>> 
    {
        size_t
        operator()(std::tuple<TT...> const& tt) const
        {                                              
            size_t seed = 0;                             
            HashValueImpl<std::tuple<TT...> >::apply(seed, tt);    
            return seed;                                 
        }                                              
    };

}

答案 1 :(得分:9)

#include <boost/functional/hash.hpp>
#include <tuple>

namespace std
{

template<typename... T>
struct hash<tuple<T...>>
{
    size_t operator()(tuple<T...> const& arg) const noexcept
    {
        return boost::hash_value(arg);
    }
};

}

答案 2 :(得分:7)

在我的C ++ 0x草案中,20.8.15表示hash专门用于内置类型(包括指针,但似乎并不意味着取消引用它们)。它似乎也适用于error_codebitset<N>unique_ptr<T, D>shared_ptr<T>typeindexstringu16string,{ {1}},u32stringwstringvector<bool, Allocator>。 (表示清单!)

我没有使用过C ++ 0x variadics,所以我的格式化可能已经过时了,但这些行中的某些内容可能适用于所有元组。

thread::id

This version actually compiles and runs

Yakk已经发现,直接专门设置size_t hash_combiner(size_t left, size_t right) //replacable { return left + 0x9e3779b9 + (right<<6) + (right>>2);} template<int index, class...types> struct hash_impl { size_t operator()(size_t a, const std::tuple<types...>& t) const { typedef typename std::tuple_element<index, std::tuple<types...>>::type nexttype; hash_impl<index-1, types...> next; size_t b = std::hash<nexttype>()(std::get<index>(t)); return next(hash_combiner(a, b), t); } }; template<class...types> struct hash_impl<0, types...> { size_t operator()(size_t a, const std::tuple<types...>& t) const { typedef typename std::tuple_element<0, std::tuple<types...>>::type nexttype; size_t b = std::hash<nexttype>()(std::get<0>(t)); return hash_combiner(a, b); } }; template<class...types> struct tuple_hash<std::tuple<types...>> { size_t operator()(const std::tuple<types...>& t) { const size_t begin = std::tuple_size<std::tuple<types...>>::value-1; return hash_impl<begin, types...>()(0, t); } } 技术上是不允许的,因为我们专门设计一个标准库模板,其声明 not 依赖于用户定义的类型。

答案 3 :(得分:0)

对于C ++ 20,可以使用fold expressionsgeneric lambdas来计算元组的哈希,而无需递归。我更喜欢依靠std::hash<uintmax_t>而不是手动组合哈希:

#include <cinttypes>
#include <cstddef>
#include <functional>
#include <tuple>

class hash_tuple {
    template<class T>
    struct component {
        const T& value;
        component(const T& value) : value(value) {}
        uintmax_t operator,(uintmax_t n) const {
            n ^= std::hash<T>()(value);
            n ^= n << (sizeof(uintmax_t) * 4 - 1);
            return n ^ std::hash<uintmax_t>()(n);
        }
    };

public:
    template<class Tuple>
    size_t operator()(const Tuple& tuple) const {
        return std::hash<uintmax_t>()(
            std::apply([](const auto& ... xs) { return (component(xs), ..., 0); }, tuple));
    }
};
- 1中的

sizeof(uintmax_t) * 4 - 1是可选的,但似乎可以稍微改善哈希分布。此类可与std::tuplestd::pair一起使用。