C++ STL无序容器底层实现原理(深度剖析)

2021/7/28 1:05:49

本文主要是介绍C++ STL无序容器底层实现原理(深度剖析),对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

http://c.biancheng.net/view/7235.html

1.桶的概念;
2.容器一般会增加的内存比你请求的要多一些;
3.负载因子;

使用无序容器存储键值对时,会先申请一整块连续的存储空间,
但此空间并不用来直接存储键值对,而是存储各个链表的头指针,各键值对真正的存储位置是各个链表的节点。
注意,STL 标准库通常选用 vector 容器存储各个链表的头指针。
不仅如此,在 C++ STL 标准库中,将图 1 中的各个链表称为桶(bucket),每个桶都有自己的编号(从 0 开始)。
当有新键值对存储到无序容器中时,整个存储过程分为如下几步:
将该键值对中键的值带入设计好的哈希函数,会得到一个哈希值(一个整数,用 H 表示);
将 H 和无序容器拥有桶的数量 n 做整除运算(即 H % n),该结果即表示应将此键值对存储到的桶的编号;
建立一个新节点存储此键值对,同时将该节点链接到相应编号的桶上。
另外值得一提的是,哈希表存储结构还有一个重要的属性,称为负载因子(load factor)。
该属性同样适用于无序容器,用于衡量容器存储键值对的空/满程序,即负载因子越大,
意味着容器越满,即各链表中挂载着越多的键值对,这无疑会降低容器查找目标键值对的效率;
反之,负载因子越小,容器肯定越空,但并不一定各个链表中挂载的键值对就越少。
举个例子,如果设计的哈希函数不合理,使得各个键值对的键带入该函数得到的哈希值始终相同(所有键值对始终存储在同一链表上)。
这种情况下,即便增加桶数是的负载因子减小,该容器的查找效率依旧很差。
无序容器中,负载因子的计算方法为:
负载因子 = 容器存储的总键值对 / 桶数
默认情况下,无序容器的最大负载因子为 1.0。如果操作无序容器过程中,
使得最大复杂因子超过了默认值,则容器会自动增加桶数,并重新进行哈希,
以此来减小负载因子的值。需要注意的是,此过程会导致容器迭代器失效,但指向单个键值对的引用或者指针仍然有效。


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