如何将 unordered_set 与自定义结构一起使用？

Question

我想使用 unordered_set 和自定义 struct。在我的例子中，自定义 struct 代表欧几里得平面中的二维点。我知道应该定义一个哈希函数和比较器运算符，我已经这样做了，您可以在下面的代码中看到：

struct Point {
    int X;
    int Y;

    Point() : X(0), Y(0) {};
    Point(const int& x, const int& y) : X(x), Y(y) {};
    Point(const IPoint& other){
        X = other.X;
        Y = other.Y;
    };

    Point& operator=(const Point& other) {
        X = other.X;
        Y = other.Y;
        return *this;
    };

    bool operator==(const Point& other) {
        if (X == other.X && Y == other.Y)
            return true;
        return false;
    };

    bool operator<(const Point& other) {
        if (X < other.X )
            return true;
        else if (X == other.X && Y == other.Y)
            return true;

        return false;
    };

    size_t operator()(const Point& pointToHash) const {
        size_t hash = pointToHash.X + 10 * pointToHash.Y;
        return hash;
    };
};

但是，如果我按如下方式定义集合，则会出现以下错误：

unordered_set<Point> mySet;

错误 C2280 'std::hash<_kty>::hash(const std::hash<_kty> &)'： 试图引用已删除的函数

我错过了什么？

Answer 1

std::unordered_set 的第二个模板参数是用于散列的类型。并且在您的情况下默认为std::hash<Point>，它不存在。因此，如果哈希器类型相同，您可以使用std::unordered_set<Point,Point>。

或者，如果您不想指定散列器，则为Point 定义一个std::hash 的特化，然后去掉成员函数并在你的特化的operator() 的主体中实现散列，或者调用来自 std::hash 特化的成员函数。

#include <unordered_set>

struct Point {
    int X;
    int Y;

    Point() : X(0), Y(0) {};
    Point(const int& x, const int& y) : X(x), Y(y) {};
    Point(const Point& other){
        X = other.X;
        Y = other.Y;
    };

    Point& operator=(const Point& other) {
        X = other.X;
        Y = other.Y;
        return *this;
    };

    bool operator==(const Point& other) const {
        if (X == other.X && Y == other.Y)
            return true;
        return false;
    };

    bool operator<(const Point& other) {
        if (X < other.X )
            return true;
        else if (X == other.X && Y == other.Y)
            return true;

        return false;
    };

    // this could be moved in to std::hash<Point>::operator()
    size_t operator()(const Point& pointToHash) const noexcept {
        size_t hash = pointToHash.X + 10 * pointToHash.Y;
        return hash;
    };

};

namespace std {
    template<> struct hash<Point>
    {
        std::size_t operator()(const Point& p) const noexcept
        {
            return p(p);
        }
    };
}


int main()
{
    // no need to specify the hasher if std::hash<Point> exists
    std::unordered_set<Point> p;
    return 0;
}

Demo

Answer 2

虽然上述解决方案可以让您编译代码，但请避免使用该哈希函数作为点。有一个由b 参数化的一维子空间，y = -x/10 + b 线上的所有点都将具有相同的哈希值。最好使用 64 位散列，其中前 32 位是 x 坐标，低 32 位是 y 坐标（例如）。看起来像

uint64_t hash(Point const & p) const noexcept
{
    return ((uint64_t)p.X)<<32 | (uint64_t)p.Y;
}

Answer 3

我想通过提供更多提示来扩展 rmawatson's answer：

1. 对于您的struct，您无需定义operator= 或Point(const Point& other)，因为您（重新）实现了默认行为。

2. 您可以通过删除if 子句来简化operator==，如下所示：

   bool operator==(const Point& other) { return X == other.X && Y == other.Y; };
   

3. 您的operator< 中有一个错误：在else if 子句中，如果两个点相等，您将返回true。这违反了strict weak ordering 的要求。因此，我建议改用以下代码：

   bool operator<(const Point& other) { return X < other.X || (X == other.X && Y < other.Y); };
   

此外，由于C++11，您可以使用lambda expressions 来代替定义散列和比较函数。这样，您不需要为您的struct 指定任何运算符，如果您不需要它们。将所有内容放在一起，您的代码可以编写如下：

struct Point {
    int X, Y;

    Point() : X(0), Y(0) {};
    Point(const int x, const int y) : X(x), Y(y) {};
};

int main() {
    auto hash = [](const Point& p) { return p.X + 10 * p.Y; };
    auto equal = [](const Point& p1, const Point& p2) { return p1.X == p2.X && p1.Y == p2.Y; };
    std::unordered_set<Point, decltype(hash), decltype(equal)> mySet(8, hash, equal);

    return 0;
}

但是，正如 CJ13's answer 中所解释的，您的哈希函数可能不是最好的。 handcraft a hash function 的另一种方式如下：

auto hash = [](const Point& p) { return std::hash<int>()(p.X) * 31 + std::hash<int>()(p.Y); };

可以在here 找到更通用的哈希解决方案。

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