std::unordered_map 相等性是否取决于插入顺序答案

【问题标题】：Does std::unordered_map equality depend on insertion orderstd::unordered_map 相等性是否取决于插入顺序
【发布时间】：2018-08-06 15:22:44
【问题描述】：

如果您使用相同的一组（不相等）键值对创建两个 std::unordered_map 容器，但以不同的顺序插入（因此容器包含相同的元素，但可能以不同的顺序），容器是否有保证相等，根据相等运算符 (operator==)。我假设容器元素的哈希码和相等运算符满足其实现所需的所有约束。

【问题讨论】：

你试过了吗？此外，该保证将遵循相应的 ISO 标准，因此间接包含答案。
@UlrichEckhardt 我试过了，答案似乎是“是的，这取决于插入顺序”，但我不确定这是否是因为我犯了一个错误。跨度>
没有。（此空间特意留空）
示例 code 显示 4 对映射的所有插入序列排列相等
@UlrichEckhardt “你试过了吗”不能告诉你“它不依赖于插入顺序”是这个实现的一个特性，还是所有 C++ 实现都保证。（我想它可以告诉你“它确实取决于插入顺序” - 但下面的所有答案都表明这将是实现中的一个错误。）

标签： c++ unordered-map

【解决方案1】：

是的，在这种情况下，它们保证返回相等。具体措辞（来自 N4659，§[unord.req]/12）是：

两个无序容器a 和b 比较相等，如果a.size() == b.size() 并且对于从a.equal_range(Ea1) 获得的每个等效键组[Ea1, Ea2)，存在从@987654328 获得的等效键组[Eb1, Eb2) @，这样is_permutation(Ea1, Ea2, Eb1, Eb2) 返回true。

因此，只要一个中的键（和关联的值）与另一个相同（但可能以不同的排列顺序），它就会比较相等。

【讨论】：

@hgm -- 红黑树？这个问题涉及无序地图，而不是（有序）地图。
@Ant：无序容器是哈希表，因此它们从在同一个桶中哈希到相同值的所有键开始。我希望他们实际上会使用std::is_permutation 来检查同一个存储桶中的密钥。 That can be O(n).
@Ant - 标准中的引用适用于所有无序容器。如果每个键最多有一个条目，这将大大简化，就像 unordered_map 的情况一样。遍历第一个映射中的键值对是 O(N)。在第二个映射中找到等效的键值对平均是 O(1)，最坏的情况是 O(N)。所以operator== 对于无序地图平均是 O(N)，最坏的情况是 O(N^2)。
@JerryCoffin - 对于两个无序映射，operator== 的 gcc 和 llvm 实现都不使用 std::is_permutation。对于无序地图来说，这太过分了。两者都遍历第一个参数中的键值对，并使用find 而不是equal_range 在第二个参数中获取等效的键值对（如果存在）。
@André：抱歉，我应该修正一下措辞——但它也要求键具有相同的关联值。

【解决方案2】：

来自[unord.red]/12

两个无序容器a 和b 比较相等，如果a.size() == b.size() 并且对于从a.equal_range(Ea1) 获得的每个等效键组[Ea1, Ea2)，存在从@987654328 获得的等效键组[Eb1, Eb2) @，这样is_permutation(Ea1, Ea2, Eb1, Eb2) 返回true。 [...]

因此，只要键相同且大小相同，无论键的顺序如何，容器都会比较相等。

【讨论】：

【解决方案3】：

以下是 cppreference.com 关于 std:unordered_map, operator==,!=(std::unordered_map) 的引用：

如果满足以下条件，则两个无序容器 lhs 和 rhs 的内容相等：

lhs.size() == rhs.size()

从 lhs.equal_range(lhs_eq1) 获得的每组等价元素 [lhs_eq1, lhs_eq2) 在从 rhs.equal_range(rhs_eq1) 获得的另一个容器 [rhs_eq1, rhs_eq2) 中都有对应的一组等价元素，具有以下特性：

std::distance(lhs_eq1, lhs_eq2) == std::distance(rhs_eq1, rhs_eq2)。

std::is_permutation(lhs_eq1, lhs_eq2, rhs_eq1) == true。

注意：

如果 Key 或 T 不是 EqualityComparable，则行为未定义。

如果 Hash 和 KeyEqual 确实（C++20 前）KeyEqual 确实（C++20 起）在 lhs 和 rhs 上没有相同的行为，或者如果 KeyEqual 的 operator== 不是对将分区划分为 KeyEqual 引入的等效键组（即，如果使用 operator== 比较相等的两个元素落入不同的分区）

最后，要考虑的是复杂性：

在 value_type 上对 operator== 的调用、对 key_eq 返回的谓词的调用以及对 hash_function 返回的哈希器的调用与 N 成正比，在平均情况下，与 N2 在最坏的情况下成正比，其中 N 是容器。

因此，如果两个无序映射具有相同的大小，并且其中一个容器中的每个键都在另一个容器中查找，则如果碰巧找到了，则比较它们的值，则认为它们是相同的。

【讨论】：