构建以元组为键的无序映射

Question

在带有 Boost 的 C++ 程序中，我正在尝试构建一个无序映射，其键是双精度元组：

typedef boost::tuples::tuple<double, double, double, double> Edge;
typedef boost::unordered_map< Edge, int > EdgeMap;

初始化地图可以完成，但是，当我尝试用键和值填充它时

EdgeMap map;
Edge key (0.0, 0.1, 1.1, 1.1);
map[key] = 1;

我遇到以下错误消息：

/usr/include/boost/functional/hash/extensions.hpp:176: error: no matching function for call to ‘hash_value(const boost::tuples::tuple<double, double, double, double, boost::tuples::null_type, boost::tuples::null_type, boost::tuples::null_type, boost::tuples::null_type, boost::tuples::null_type, boost::tuples::null_type>&)’

我认为这是因为我需要为元组键指定一个哈希函数。我该怎么做？

编辑：

根据以下建议，我编写了以下实现：

#include <boost/tuple/tuple.hpp>
#include <boost/unordered_map.hpp>

typedef boost::tuples::tuple<double, double, double, double> Edge;

struct ihash
    : std::unary_function<Edge, std::size_t>
{
    std::size_t operator()(Edge const& e) const
    {
        std::size_t seed = 0;
        boost::hash_combine( seed, e.get<0>() );
        boost::hash_combine( seed, e.get<1>() );
        boost::hash_combine( seed, e.get<2>() );
        boost::hash_combine( seed, e.get<3>() );
        return seed;
    }
};

struct iequal_to
    : std::binary_function<Edge, Edge, bool>
{
    bool operator()(Edge const& x, Edge const& y) const
    {
        return ( x.get<0>()==y.get<0>() &&
                 x.get<1>()==y.get<1>() &&
                 x.get<2>()==y.get<2>() &&
                 x.get<3>()==y.get<3>());
    }
};

typedef boost::unordered_map< Edge, int, ihash, iequal_to > EdgeMap;

int main() {

    EdgeMap map;
    Edge key (0.0, 0.1, 1.1, 1.1);
    map[key] = 1;

    return 0;
}

可以缩短吗？

Answer 1

实际上，您可以完美地为boost::tuple 定义一个通用哈希函数。唯一的要求是它位于同一个命名空间中，以便被 ADL 拾取。

我真的很惊讶他们还没有写一个。

namespace boost { namespace tuples {

  namespace detail {

    template <class Tuple, size_t Index = length<Tuple>::value - 1>
    struct HashValueImpl
    {
      static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
      {
        HashValueImpl<Tuple, Index-1>::apply(seed, tuple);
        boost::hash_combine(seed, tuple.get<Index>());
      }
    };

    template <class Tuple>
    struct HashValueImpl<Tuple,0>
    {
      static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
      {
        boost::hash_combine(seed, tuple.get<0>());
      }
    };
  } // namespace detail

  template <class Tuple>
  size_t hash_value(Tuple const& tuple)
  {
    size_t seed = 0;
    detail::HashValueImpl<Tuple>::apply(seed, tuple);
    return seed;
  }

} }

注意：我只是证明它是正确的，我没有测试过。

Answer 2

你需要一点front matter。由于boost::tuples::tuple 的底层实现，将Edge 设为允许重载正确解析的结构。否则，您将找不到匹配项

• boost::hash_value(const Edge &)
• operator==(const Edge &, const Edge &)

代码如下：

struct Edge {
  Edge(double x1, double x2, double x3, double x4)
    : tuple(x1,x2,x3,x4) {}
  boost::tuples::tuple<double, double, double, double> tuple;
};

// XXX: less than ideal implementation!
bool operator==(const Edge &a, const Edge &b)
{
  return a.tuple.get<0>() == b.tuple.get<0>() &&
         a.tuple.get<1>() == b.tuple.get<1>() &&
         a.tuple.get<2>() == b.tuple.get<2>() &&
         a.tuple.get<3>() == b.tuple.get<3>();
}

// XXX: me too!
std::size_t hash_value(const Edge &e)
{
  std::size_t seed = 0;
  boost::hash_combine(seed, e.tuple.get<0>());
  boost::hash_combine(seed, e.tuple.get<1>());
  boost::hash_combine(seed, e.tuple.get<2>());
  boost::hash_combine(seed, e.tuple.get<3>());
  return seed;
}

typedef boost::unordered_map< Edge, int > EdgeMap;

Answer 3

这一切都在文档中...

• http://www.boost.org/doc/libs/1_38_0/doc/html/hash/custom.html
• http://www.boost.org/doc/libs/1_38_0/doc/html/hash/combine.html

你需要类似的东西：

std::size_t hash_value(Edge const& e)
{
    std::size_t seed = 0;
    boost::hash_combine( seed, e.get<0>() );
    boost::hash_combine( seed, e.get<1>() );
    boost::hash_combine( seed, e.get<2>() );
    boost::hash_combine( seed, e.get<3>() );
    return seed;
}

...然后你可以定义：

boost::unordered_map< Edge, int, boost::hash< Edge > > EdgeMap;

...实际上这是默认设置，所以它现在应该可以在没有明确的哈希定义的情况下工作：

boost::unordered_map< Edge, int > EdgeMap;

Answer 4

你试过用这个吗：

#include "boost/functional/hash.hpp"
#include <unordered_map>
#include <tuple>

using Edge = std::tuple<double, double, double, double>;

struct KeyHash {
    std::size_t operator()(const Edge & key) const {
        return boost::hash_value(key);
    }
};

using EdgeMap = std::unordered_map<Edge, int, KeyHash>;

请注意我将std 用于tuple 和unordered_map。

您可以在 Compiler Explorer link 上使用 even lambda 查看完整代码。

Answer 5

Boost 文档给出了required interface。如果不了解更多有关所涉及的价值，就很难说更多。给定一个键对象作为输入，它必须产生一个确定性的 size_t —— 即，它是一个纯函数，其结果仅取决于输入值，因此提供相同的输入将始终产生相同的哈希码。

Answer 6

来自Generic hash for tuples in unordered_map / unordered_set 的这段代码为标准可散列类型（字符串、整数等）的所有 c++11 元组提供了神奇的支持。

不出所料，它看起来非常像上面的 Matthieu M. 的解决方案，但没有提升依赖项。

将代码放在头文件中并包含它，无序的元组集将开箱即用：

#include <tuple>
namespace std{
    namespace
    {

        // Code from boost
        // Reciprocal of the golden ratio helps spread entropy
        //     and handles duplicates.
        // See Mike Seymour in magic-numbers-in-boosthash-combine:
        //     https://stackoverflow.com/questions/4948780

        template <class T>
        inline void hash_combine(std::size_t& seed, T const& v)
        {
            seed ^= hash<T>()(v) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
        }

        // Recursive template code derived from Matthieu M.
        template <class Tuple, size_t Index = std::tuple_size<Tuple>::value - 1>
        struct HashValueImpl
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            HashValueImpl<Tuple, Index-1>::apply(seed, tuple);
            hash_combine(seed, get<Index>(tuple));
          }
        };

        template <class Tuple>
        struct HashValueImpl<Tuple,0>
        {
          static void apply(size_t& seed, Tuple const& tuple)
          {
            hash_combine(seed, get<0>(tuple));
          }
        };
    }

    template <typename ... TT>
    struct hash<std::tuple<TT...>> 
    {
        size_t
        operator()(std::tuple<TT...> const& tt) const
        {                                              
            size_t seed = 0;                             
            HashValueImpl<std::tuple<TT...> >::apply(seed, tt);    
            return seed;                                 
        }                                              

    };
}