在 C++ unordered_map 中有效地使用 [] 运算符

Question

首先有人可以澄清一下在 C++ 中使用 [] 运算符和 unordered_map 进行查找是否包含对 find() 方法的调用，或者使用 [] 运算符是否比 find() 更快？

其次，在下面的代码中，我怀疑在键不在 unordered_map 中的情况下，我正在通过 map[key] = value 行进行第二次查找，以便替换使用创建的默认值当键不存在时的 [] 运算符。

这是真的吗，如果是这样的话，有没有办法（可能通过使用指针或其他东西）我可能在任何情况下都只执行一次查找（可能通过存储放置值/读取值的地址from) 并且仍然实现相同的功能？如果是这样，显然这将是一个有用的效率改进。

这里是修改后的代码摘录：

    int stored_val = map[key]; // first look up. Does this wrap ->find()??

    // return the corresponding value if we find the key in the map - ie != 0
    if (stored_val) return stored_val;

    // if not in map
    map[key] = value; 
       /* second (unnecessary?) look up here to find position for newly 
          added key entry */

   return value;

Answer 1

operator[] 将为您插入一个具有默认构造值的条目（如果尚不存在）。它等效于，但可能会比以下更有效地实现：

iterator iter = map.find(key);

if(iter == map.end())
{
    iter = map.insert(value_type(key, int())).first;
}

return *iter;

operator[] 可以比使用 find() 和 insert() 手动执行工作更快，因为它可以省去重新散列密钥的麻烦。

您可以解决在代码中进行多次查找的一种方法是引用该值：

int &stored_val = map[key];

// return the corresponding value if we find the key in the map - ie != 0
if (stored_val) return stored_val;

// if not in map
stored_val = value;

return value;

请注意，如果映射中不存在该值，operator[] 将默认构造并插入一个。因此，虽然这将避免多次查找，但如果使用默认构造 + 分配比复制或移动构造更慢的类型，它实际上可能会更慢。

虽然int 默认构造为 0，但您可以将 0 视为一个表示空的幻数。您的示例中可能就是这种情况。

如果你没有这样的幻数，你有两个选择。您应该使用什么取决于您计算该值的成本。

首先，当散列密钥很便宜但计算值很昂贵时，find() 可能是最佳选择。这将散列两次，但仅在需要时计算值：

iterator iter = map.find(key);

// return the corresponding value if we find the key in the map
if(iter != map.end()) return *iter;

// if not in map
map.insert(value_type(key, value));

return value;

但如果你已经获得了价值，你可以非常有效地做到这一点——也许比使用上面的引用 + 幻数更有效：

pair<iterator,bool> iter = map.insert(value_type(key, value));
return *iter.first;

如果map.insert(value_type) 返回的布尔值为真，则该项目已插入。否则，它已经存在并且没有进行任何修改。返回的迭代器指向映射中插入的或现有的值。对于您的简单示例，这可能是最佳选择。

Answer 2

您可以检查一个元素是否存在，和如果它不存在则插入一个新元素，使用特殊的insert 函数返回一个pair<iterator, bool>，其中布尔值告诉你如果该值已被实际插入。比如代码here：

  unordered_map<char, int> mymap;
  pair<unordered_map<char,int>::iterator,bool> ret;

  // first insert function version (single parameter):;
  mymap.insert ( pair<char,int>('z',200) );
  ret=mymap.insert (pair<char,int>('z',500) ); 
  if (ret.second==false)
  {
    cout << "element 'z' already existed";
    cout << " with a value of " << ret.first->second << endl;
  }

此处的代码将<'z',200> 对插入到映射中（如果它不存在）。如果返回的对的第二个元素的值为真，则返回插入的迭代器；如果对的第二个元素为假，则返回元素实际所在的迭代器。

Answer 3

首先有人可以澄清一下在 C++ 中使用 [] 运算符和 unordered_map 进行查找是否包含对 Find() 方法的调用，或者使用 [] 运算符是否比 Find() 更快？

对此没有规定。 [] 的实现可以使用find()，它可以自行执行查找，也可以将查找委托给find() 在内部使用的某个私有方法。

也不能保证哪个更快。 find() 涉及构造和返回迭代器的开销，而 [] 如果键不存在可能会更慢，因为在这种情况下它会插入一个新值。

(...) 有没有一种方法（可能通过使用指针或其他方式）我可能在任何情况下都只执行一次查找 (...)

如果键不在映射中，[] 将插入一个新的默认构造值，并返回一个引用。因此，您可以存储该引用以保存第二次查找：

int& stored_val = map[key];  // Note the reference

if (stored_val) return stored_val;

// Use the reference to save a second lookup.
stored_val = value; 

return value;