如何将 C++ unordered_set 用于自定义类？

Question

如何将类的对象存储在unordered_set 中？我的程序需要经常检查 unordered_set 中是否存在对象，如果存在，则对该对象进行一些更新。

我在网上查找了如何使用unordered_set，但遗憾的是大多数教程都是关于在int 或string 类型上使用它。但是我怎样才能在课堂上使用它呢？如何定义哈希函数以使以下示例中的node_id 成为unordered_set 的键？

#include <iostream>
#include <unordered_set>

using namespace std;

// How can I define a hash function that makes 'node' use 'node_id' as key?    
struct node
{
    string node_id;
    double value;
    node(string id, double val) : node_id(id), value(val) {}
};

int main()
{
    unordered_set<node> set;
    set.insert(node("1001", 100));
    if(set.find("1001") != set.end()) cout << "1001 found" << endl;
}

Answer 1

您可以尝试使用以下哈希函数对象（它非常基本，因此您可能需要对其进行改进以避免太多冲突）。

struct node_hash {
    std::size_t operator()(const node& _node) const {
        return std::hash<std::string>()(_node.node_id);
    }
}
// ...
std::unordered_set<node, node_hash> node_set;

但是，正如其中一位 cmets 指出的那样，您最好在此处使用 std::unordered_map<std::string, double>。

Answer 2

由于这是 C++ unordered_set of objects 在 Stack Overflow 上的最高 Google 结果，我将发布一个简单但完全说明性并复制/粘贴可运行的示例：

// UnorderedSetOfObjects.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_set>

struct Point
{
  int x;
  int y;

  Point() { }
  Point(int x, int y)
  {
    this->x = x;
    this->y = y;
  }
  
  bool operator==(const Point& otherPoint) const
  {
    if (this->x == otherPoint.x && this->y == otherPoint.y) return true;
    else return false;
  }

  struct HashFunction
  {
    size_t operator()(const Point& point) const
    {
      size_t xHash = std::hash<int>()(point.x);
      size_t yHash = std::hash<int>()(point.y) << 1;
      return xHash ^ yHash;
    }
  };
};

int main(void)
{
  std::unordered_set<Point, Point::HashFunction> points;

  points.insert(Point(1, 1));
  points.insert(Point(2, 2));
  points.insert(Point(1, 1));   // notice this is a duplicate with the 1st point so it won't change the set

  std::cout << "points: " << "\n";
  for (auto& point : points)
  {
    std::cout << "(" << point.x << ", " << point.y << ")" << "\n";
  }

  return 0;
}

Answer 3

我同意sjrowlinson 对于您的特定用例，std::unordered_map<std::string, double> 可能是更好的选择。但是，如果由于某种原因您想坚持使用unordered_set，那么您也可以使用lambda expression 而不是定义哈希函数。但是您还必须提供比较功能 (equal) 才能使您的代码正常工作。如果您希望两个node 实例具有相同的node_id，则它们相等，那么您可以使用以下代码：

auto hash = [](const node& n){ return std::hash<std::string>()(n.node_id); };
auto equal = [](const node& n1, const node& n2){ return n1.node_id == n2.node_id; };
std::unordered_set<node, decltype(hash), decltype(equal)> set(8, hash, equal);

但是，如果您想使用std::unordered_set::find()，那么您不能简单地为该函数提供一个字符串（例如"1001"），因为它需要一个node 对象作为参数。不过，下面的代码（它会创建一个临时对象）可以解决问题：

set.insert(node("1001", 100));
if (set.find(node("1001", 0)) != set.end())
    std::cout << "1001 found" << std::endl;

请注意，输出 1001 found 已打印，尽管插入的 node 的 value 与赋予 find() 函数的 node 的 value 不同（分别为 100 和 0 )。这是因为比较函数equal 在检查相等性时只考虑node_id。

Code on Ideone

Answer 4

您需要实现一个自定义哈希函数（我建议使用 Boost 库中的函数）来执行此操作。 C++ 允许您使用 unordered_set 保存指向类对象的指针。对于大多数目的，这应该可以解决问题。

Answer 5

正如How to specialize std::hash<Key>::operator() for user-defined type in unordered containers? 中所指出的，另一种选择是引入 == 运算符并将专门化注入 std::hash