避免在 map/unordered_map 中进行多次查找答案

【问题标题】：Avoiding multiple lookups in map/unordered_map避免在 map/unordered_map 中进行多次查找
【发布时间】：2018-02-06 20:28:30
【问题描述】：

假设我们有一个昂贵的函数映射 string 到 int 并且想要将结果缓存在一个映射中。

最简单的代码是

int mapStringToIntWithCache(std::string const& s) {
    static std::unordered_map<std::string, int> cache;
    if (cache.count(s) > 0) return cache[s];
    else return cache[s] = myExpensiveFunction(s);
}

但这有 2 次查找。

因此我倾向于写这个

int mapStringToIntWithCache(std::string const& s) {
    static std::unordered_map<std::string, int> cache;
    size_t sizeBefore = cache.size();
    int& val = cache[s];
    if (cache.size() > sizeBefore) val = myExpensiveFunction(s);
    return val;
}

这只有一个查找，但看起来有点笨拙。有没有更好的办法？

【问题讨论】：

第一个 sn-p 不需要两个以上的查找吗？它有两次count 和cache[s]
@user463035818 count 是第一个查找，然后是两个 [s] 查找之一，但只有一个。所以每次运行两次查找。
是的，我没有仔细阅读。我不得不承认我的第一反应是：过早优化。然而，一旦你决定使用缓存，它就不再为时过早......
如果您关心性能，请不要通过 const 左值引用传递参数。如果插入发生，这将阻碍从右值 string 参数移动。使用，例如，完美转发。

标签： c++ performance dictionary stdmap

【解决方案1】：

只需使用std::map::emplace() 方法：

int mapStringToIntWithCache(std::string const& s) {
    static std::unordered_map<std::string, int> cache;
    auto pair = cache.emplace( s, 0 );
    if( pair.second )
         pair.first->second = myExpensiveFunction(s);
    return pair.first->second;
}

【讨论】：

请注意，如果 C++17 可用，您也可以使用 try_emplace。哪个更好，因为emplace 可能会复制s 字符串参数。
假设它实际上是存储的int，为什么不insert？
@TheVee insert 需要编写更长的代码。有什么原因吗？
@DanielLangr 在这种情况下看不到任何区别，如果发生插入，任何一方都必须复制密钥，否则双方都不会复制它。
@Slava 我对此不确定，但认为emplace 可能会复制密钥，即使没有发生插入。稍后将与 Standard 核对，现在我正在观看 Falcon Heavy 的发射 :)。引用 cpprefernece.com 的形式：“即使容器中已经有一个带有键的元素，也可以构造该元素，在这种情况下，新构造的元素将立即销毁。”

【解决方案2】：

请注意@Slava 的回答：如果您通过 const 左值引用传递参数，那么如果它是右值，则不能从该参数中移动：

int i = mapStringToIntWithCache("rvalue argument here");

如果插入到cache，临时的std::string 参数将在此处复制。

您可以使用 完美转发，但是，如果您希望仅将参数保持为 std::string 类型（例如，对于字符串文字的隐式转换），那么您需要一些 wrapper-helper 函数 解决方案：

template <typename T>
int mapStringToIntWithCacheHelper(T&& s) {
  static std::unordered_map<std::string, int> cache;
  auto pair = cache.emplace( std::forward<T>(s), 0 );
  if( pair.second )
    pair.first->second = myExpensiveFunction(pair.first->first); // can't use s here !!!
  return pair.first->second;
}

int mapStringToIntWithCache(const std::string & s) {
  mapStringToIntWithCacheHelper(s);
}

int mapStringToIntWithCache(std::string && s) {
  mapStringToIntWithCacheHelper(std::move(s));
}

【讨论】：