通过 C++ 高效使用 [] 运算符无序映射

Question

首先，有人可以澄清一下，在 C++ 中，使用 [] 运算符与 unordered_map 一起进行查找是否包装了对 find() 方法的调用，或者使用 [] 运算符比 find() 更快？

其次，在下面的代码中，我怀疑如果键尚未在 unordered_map 中，我将通过行 map[key] = value 执行第二次查找以替换当键不存在时使用 [] 运算符创建的默认值。

这是真的吗？如果是这样，有没有一种方法（也许通过使用指针或其他东西）让我在任何情况下都只能执行一次查找（也许通过存储放置值/从中读取值的地址）并且仍然实现相同的功能吗？显然，如果是这样的话，这将是一个有用的效率提高。

以下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[] 将插入一个条目为您提供一个默认构造的值（如果尚不存在）。它相当于，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[] 比使用 find() 和 insert()，因为它可以节省重新散列密钥。

解决代码中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。因此，虽然这将避免多次查找，但如果与默认构造+分配比复制或移动构造慢的类型一起使用，它实际上可能会更慢。

不过，使用 int 时，它会廉价地默认构造为 0，您也许可以将 0 视为表示空的幻数。您的示例中可能就是这种情况。

如果你没有这样的神奇数字，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，当散列键成本较低但计算值成本较高时，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;

但是如果您已经获得了值，则可以非常有效地完成它 - 也许比上面使用引用 + 幻数更有效：

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

如果 < 返回的 bool code>map.insert(value_type) 为 true，则项目已插入。否则，它已经存在并且没有进行任何修改。迭代器返回指向映射中插入或现有值的点。对于您的简单示例，这可能是最佳选择。

Answer 2

您可以使用返回 pair的特殊 insert 函数检查元素是否存在，和插入一个新元素（如果不存在） ; 其中布尔值告诉您该值是否已实际插入。例如，代码此处：

  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;
  }

此处的代码插入对<'z' ,200> 进入地图（如果地图不存在）。如果返回的对的第二个元素的值为 true，则它返回插入的迭代器；或者，如果返回的对的第二个元素为 false，则返回该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 [] 运算符与 unordered_map 一起进行查找是否包装了对 Find() 方法的调用，或者使用 [] 运算符比 Find() 更快？

对此没有任何规则。 [] 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 也使用的某个私有方法find() 内部。

也无法保证哪一个更快。 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（也许通过使用指针或其他东西）让我在任何情况下都只能执行一次查找（...）

如果键不在地图中，[] 将插入一个新的默认构造值，并返回引用。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;