通过 [] 运算符访问 unordered_map 时发生错误

Question

我偶然发现了一个关于 unordered_map 的奇怪问题。

首先我生成了一个unordered_map<string, Person> 并将一条记录 ("Bob", Person(1, "Bob")) 插入到表中。然后我尝试使用带有键“Bob”的 [] 运算符来访问记录，但发生了错误。

这是代码：

#include<iostream>
#include<unordered_map>
using namespace std;

class Person
{
    public:
        int play;
        string name;
        Person(int p, string n):play(p), name(n) {}
};

int main()
{
    unordered_map<string,Person> test;
    test.insert(std::make_pair("haha",Person(1,"haha")));
    cout<<test["haha"].name<<endl;
    return 0;
}

当我使用“g++ -S hash.cpp”编译代码时出现错误 输出：

In file included from /usr/include/c++/7/unordered_map:41:0,
                 from hash.cpp:2:
/usr/include/c++/7/tuple: In instantiation of ‘std::pair<_T1, _T2>::pair(std::tuple<_Args1 ...>&, std::tuple<_Args2 ...>&, std::_Index_tuple<_Indexes1 ...>, std::_Index_tuple<_Indexes2 ...>) [with _Args1 = {std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&&}; long unsigned int ..._Indexes1 = {0}; _Args2 = {}; long unsigned int ..._Indexes2 = {}; _T1 = const std::__cxx11::basic_string<char>; _T2 = Person]’:
/usr/include/c++/7/tuple:1641:63:   required from ‘std::pair<_T1, _T2>::pair(std::piecewise_construct_t, std::tuple<_Args1 ...>, std::tuple<_Args2 ...>) [with _Args1 = {std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&&}; _Args2 = {}; _T1 = const std::__cxx11::basic_string<char>; _T2 = Person]’
/usr/include/c++/7/ext/new_allocator.h:136:4:   required from ‘void __gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::construct(_Up*, _Args&& ...) [with _Up = std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>; _Args = {const std::piecewise_construct_t&, std::tuple<std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&&>, std::tuple<>}; _Tp = std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>]’
/usr/include/c++/7/bits/alloc_traits.h:475:4:   required from ‘static void std::allocator_traits<std::allocator<_CharT> >::construct(std::allocator_traits<std::allocator<_CharT> >::allocator_type&, _Up*, _Args&& ...) [with _Up = std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>; _Args = {const std::piecewise_construct_t&, std::tuple<std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&&>, std::tuple<>}; _Tp = std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>; std::allocator_traits<std::allocator<_CharT> >::allocator_type = std::allocator<std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person> >]’
/usr/include/c++/7/bits/hashtable_policy.h:2066:37:   required from ‘std::__detail::_Hashtable_alloc<_NodeAlloc>::__node_type* std::__detail::_Hashtable_alloc<_NodeAlloc>::_M_allocate_node(_Args&& ...) [with _Args = {const std::piecewise_construct_t&, std::tuple<std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&&>, std::tuple<>}; _NodeAlloc = std::allocator<std::__detail::_Hash_node<std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>, true> >; std::__detail::_Hashtable_alloc<_NodeAlloc>::__node_type = std::__detail::_Hash_node<std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>, true>]’
/usr/include/c++/7/bits/hashtable_policy.h:750:8:   required from ‘std::__detail::_Map_base<_Key, _Pair, _Alloc, std::__detail::_Select1st, _Equal, _H1, _H2, _Hash, _RehashPolicy, _Traits, true>::mapped_type& std::__detail::_Map_base<_Key, _Pair, _Alloc, std::__detail::_Select1st, _Equal, _H1, _H2, _Hash, _RehashPolicy, _Traits, true>::operator[](std::__detail::_Map_base<_Key, _Pair, _Alloc, std::__detail::_Select1st, _Equal, _H1, _H2, _Hash, _RehashPolicy, _Traits, true>::key_type&&) [with _Key = std::__cxx11::basic_string<char>; _Pair = std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person>; _Alloc = std::allocator<std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person> >; _Equal = std::equal_to<std::__cxx11::basic_string<char> >; _H1 = std::hash<std::__cxx11::basic_string<char> >; _H2 = std::__detail::_Mod_range_hashing; _Hash = std::__detail::_Default_ranged_hash; _RehashPolicy = std::__detail::_Prime_rehash_policy; _Traits = std::__detail::_Hashtable_traits<true, false, true>; std::__detail::_Map_base<_Key, _Pair, _Alloc, std::__detail::_Select1st, _Equal, _H1, _H2, _Hash, _RehashPolicy, _Traits, true>::mapped_type = Person; std::__detail::_Map_base<_Key, _Pair, _Alloc, std::__detail::_Select1st, _Equal, _H1, _H2, _Hash, _RehashPolicy, _Traits, true>::key_type = std::__cxx11::basic_string<char>]’
/usr/include/c++/7/bits/unordered_map.h:980:20:   required from ‘std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::mapped_type& std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::operator[](std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::key_type&&) [with _Key = std::__cxx11::basic_string<char>; _Tp = Person; _Hash = std::hash<std::__cxx11::basic_string<char> >; _Pred = std::equal_to<std::__cxx11::basic_string<char> >; _Alloc = std::allocator<std::pair<const std::__cxx11::basic_string<char>, Person> >; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::mapped_type = Person; std::unordered_map<_Key, _Tp, _Hash, _Pred, _Alloc>::key_type = std::__cxx11::basic_string<char>]’
hash.cpp:17:19:   required from here
/usr/include/c++/7/tuple:1652:70: error: no matching function for call to ‘Person::Person()’
         second(std::forward<_Args2>(std::get<_Indexes2>(__tuple2))...)
                                                                      ^
hash.cpp:10:3: note: candidate: Person::Person(int, std::__cxx11::string)
   Person(int p, string n):play(p), name(n) {}
   ^~~~~~
hash.cpp:10:3: note:   candidate expects 2 arguments, 0 provided
hash.cpp:5:7: note: candidate: Person::Person(const Person&)
 class Person
       ^~~~~~
hash.cpp:5:7: note:   candidate expects 1 argument, 0 provided
hash.cpp:5:7: note: candidate: Person::Person(Person&&)
hash.cpp:5:7: note:   candidate expects 1 argument, 0 provided

我已经插入了记录，但地图似乎没有意识到这一点，并试图再次插入记录。

那么g++编译器是如何处理[]操作符的呢？

谢谢。

Answer 1

unordered_map 的映射类型必须是 operator[] 下的 DefaultConstructible。 IE。如果您希望能够使用operator[]，Person() 必须具有默认构造函数。

也可以使用 at():

int main() 
{ 
 std::unordered_map<string,Person> test;
 test.insert(std::make_pair("haha",Person(1,"haha")));
 std::cout<<test.at("haha").name<<'\n';
 return 0; 
}

映射类型必须是 DefaultConstructible 因为operator[] 应该能够创建缺失的条目。新条目中的数据是默认构造的。

Answer 2

给出的答案是正确的。我只是想补充一下为什么在这种情况下编译器不提供默认构造函数：

来自网上cpp reference

如果 no 为类类型（结构、类或联合）提供任何类型的用户声明的构造函数，编译器将始终将默认构造函数声明为其类的内联公共成员.

但如果提供了任何类型的用户声明的构造函数，编译器将不会生成默认构造函数。

如果存在一些用户声明的构造函数，用户仍可以强制编译器自动生成默认构造函数，否则将使用关键字 default 隐式声明。 (C++11 起)

因此，您可以在类的公共部分的代码中添加以下行，您的代码将按预期工作：

Person() = default;

Answer 3

问题不在于 [] 运算符。实际问题是当编译器执行以下行时：

cout<<test["haha"].name<<endl;

它尝试使用它的默认构造函数创建一个 Person 类型的对象。由于没有定义默认构造函数，所以会抛出错误。

以下代码可以正常工作。我刚刚添加了一个默认构造函数。

#include<iostream>
#include<unordered_map>
using namespace std;

class Person
{
    public:
        int play;
        string name;
        Person(){}     //Add default constructor 
        Person(int p, string n):play(p), name(n) {}
};

int main()
{
    unordered_map<string,Person> test;
    test.insert(std::make_pair("haha",Person(1,"haha")));
    cout<<test["haha"].name<<endl;
    return 0;
}

Answer 4

正如 cmets 和另一个答案中所解释的，unordered_map<>::operator[]可能需要创建一个对象：如果没有找到该键，它会插入一个默认构造元素并返回它。

如果这不是您想要的，您可以简单地尝试找到一个元素并仅在存在时使用它：

auto it = map.find("haha");
if(it != map.end()) {
    cout << it->second.name;
}

顺便说一句，unordered_map 在内部保持为value_type 和std::pair<key,Person>。因此，如果您按名称散列（如您所做的那样），Person 的名称将存储两次。避免这种情况的一种可能方法是以下构造：

struct personData
{
    int play; // etc
};

using personMap = unordered_map<string,personData>;
using person = personMap::value_type;

唯一的不便是您必须通过person::second.play 访问play 之类的数据。解决这个问题的一种方法是定义

struct person : private personMap::value_type
{
     using base = personMap::value_type;
     // must not add new data members to avoid slicing
     personData& data() { return base.second; }
     personData const& data() const { return base.second; }
     int play() const { return data().play; }
     string const&name() const { return base.first; }
};

auto fred = static_cast<person&>(map["fred"]);