遍历 HashMaps 是如何在内存中工作的：Rust答案

【问题标题】：How does iterating over HashMaps work in memory: Rust遍历 HashMaps 是如何在内存中工作的：Rust
【发布时间】：2021-08-28 23:05:25
【问题描述】：

我知道如何在 Rust 中迭代 HashMap，但是，我对它在内存中的工作方式有点困惑。我们如何迭代没有顺序存储在内存中的值？非常感谢在堆和堆栈级别对以下代码的详细解释。

use std::collections::HashMap;

let name = vec![String::from("Charlie"), String::from("Winston"), String::from("Brian"), String::from("Jack")];
let age = vec![50, 5, 7, 21];

let mut people_ages: HashMap<String, i32> = name.into_iter().zip(age.into_iter()).collect();


for (key, value) in &people_ages {
    println!("{}: {}", key, value);
}

【问题讨论】：

标签： data-structures rust hashmap heap-memory

【解决方案1】：

在documentation 的介绍的最后，提到实现依赖于C++ implementation of SwissTables。此页面包含关于两个变体的插图：« flat » 和 « node » based。

这两个变体之间的主要区别是指针稳定性。在基于“节点”的版本中，键值对一旦插入，即使哈希被重新组织，也会将它们的地址保存在内存中。在“flat”版本中，一些插入/删除可以使之前的键值对在内存中移动。

谈到 Rust 实现，我没有足够的经验来确定任何具体细节，但我根据你的例子尝试了这个简单的例子。

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let name = vec![
        String::from("Charlie"),
        String::from("Winston"),
        String::from("Brian"),
        String::from("Jack"),
    ];
    let age = vec![50, 5, 7, 21];
    let mut people_ages: HashMap<String, i32> =
        name.into_iter().zip(age.into_iter()).collect();
    let mut keys = Vec::new();
    let mut values = Vec::new();
    for (key, value) in &people_ages {
        keys.push(key);
        values.push(value);
        let key_addr = key as *const String as usize;
        let value_addr = value as *const i32 as usize;
        println!("{:x} {:x} {}: {}", key_addr, value_addr, key, value);
    }
    // people_ages.insert("Bob".to_owned(), 4); // mutable and immutable borrow
    println!("keys: {:?}", keys);
    println!("values: {:?}", values);
}
/*
55e08ff8bd40 55e08ff8bd58 Brian: 7
55e08ff8bd20 55e08ff8bd38 Charlie: 50
55e08ff8bd00 55e08ff8bd18 Winston: 5
55e08ff8bce0 55e08ff8bcf8 Jack: 21
keys: ["Brian", "Charlie", "Winston", "Jack"]
values: [7, 50, 5, 21]
*/

注释掉的行（插入）被拒绝，因为我们无法在保留对其内容的引用的同时更改哈希图。因此，我猜想（我不确定）该实现不依赖于基于“节点”的变体，因为我们无法利用它提供的指针稳定性（由于 Rust 中的所有权模型），并且可能它依赖于 « flat » 变体。

这意味着我们可以预期与相同哈希关联的键值对在内存中紧密地打包，并且迭代它们应该与迭代向量非常相似：常规进展（但是有一些跳过）非常友好带缓存预取。打印地址往往会证实猜测（但测试还不够完整），并显示出向后的进展。

【讨论】：