C++ - 具有结构共享/不变性的类似地图的数据结构答案

【问题标题】：C++ - Map-like data structure with structural sharing/immutabilityC++ - 具有结构共享/不变性的类似地图的数据结构
【发布时间】：2013-02-03 18:33:31
【问题描述】：

函数式编程语言通常处理不可变的数据结构，但通过结构共享保持高效。例如。您在一些信息地图上工作，如果您插入一个元素，您将不会修改现有地图，而是创建一个新的更新版本。为避免大量复制和内存使用，地图将在两个实例之间共享（尽可能好）未更改的数据。

如果有一些模板库为 C++ 提供类似地图的数据结构，我会很感兴趣。我搜索了一下，除了 LLVM 中的内部类之外什么也没找到。

【问题讨论】：

不太明白你的最后一行：“为了避免大量复制和内存使用，地图将在两个实例之间共享（尽可能好）未更改的数据。”这意味着结构本身是可变的，它只会随着新的添加/修改而改变，但整个内存占用（包括起始地址）保持不变。可变变量就是这种情况。是不是你想要可变数据结构？
@NiravBhatt：不，他的意思是不可变的数据结构。
@Cullman：不知道你是否能找到，但这样的结构相对容易构建。给定您现有的任何结构，当提出“更改”时，只需为必须更改的部分构建新结构，并使用指向可以保留的结构的旧部分的指针。
您在 LLVM 中发现的那些内部类有什么问题？在通用库中，我还没有遇到过这样的不可变容器，其他几种有用的容器类型也很少见（例如 trie 很少见，甚至像 ring-buffer 这样普通的东西）。
我不知道 C++ 中的任何现有实现，但如果你没有遇到过这个，Hash Array Mapped Trie 上的维基百科文章提到了几个实现，并链接到 Clojure 实现它是用相当独立的 Java 编写的（不短但易于处理且经过实战测试）。可以作为一个起点。

【解决方案1】：

A Copy On Write b+tree 听起来像您要找的东西。它基本上每次被修改时都会创建一个自己的新快照，但它在版本之间共享未修改的叶节点。我见过的大多数实现都倾向于只添加到数据库日志文件中。 CouchDB 有一篇非常好的文章。然而，就地图数据结构而言，它们“相对容易”实现。

【讨论】：

这是一个很好的提示！实际上，即使易于实现，我也会倾向于一些已经经过良好测试和实践证明的变体，以避免大量的自己测试。
Copy-On-Write B-Tree 被 Stratified B-Tree slideshare.net/acunu/20110620-stratifiedbtree击败

【解决方案2】：

您可以使用普通地图，但用时间戳或“地图版本号”标记每个元素。如果您也想删除元素，请使用两个标记。如果您可能重新插入已删除的元素，那么您需要一个值列表和每个元素的标记对。

例如，您搜索键“foo”，您发现它在版本 0 到 3（包括）中的值为 5，然后它被“删除”，然后在版本中它的值为 -8 9 到当前。

不过，这会占用大量内存和时间。

【讨论】：