如何散列 std::unordered_map::const_iterator？

Question

你还记得我之前的问题吗：What is causing data race in std::async here?
即使我成功地并行化了这个程序，它仍然运行太慢，不实用。
所以我尝试改进表示康威生命游戏模式的数据结构。
新结构的简要说明：

class pattern {
    // NDos::Lifecell represents a cell by x and y coordinates.
    // NDos::Lifecell is equality comparable, and has std::hash specialization.
private:
    std::unordered_map<NDos::Lifecell, std::pair<int, bool>> cells_coor;
    std::unordered_set<decltype(cells_coor)::const_iterator> cells_neigh[9];
    std::unordered_set<decltype(cells_coor)::const_iterator> cells_onoff[2];
public:
    void insert(int x, int y) {
        // if coordinate (x,y) isn't already ON,
        // turns it ON and increases the neighbor's neighbor count by 1.
    }
    void erase(int x, int y) {
        // if coordinate (x,y) isn't already OFF,
        // turns it OFF and decreases the neighbor's neighbor count by 1.
    }
    pattern generate(NDos::Liferule rule) {
        // this advances the generation by 1, according to the rule.
        // (For example here, B3/S23)
        pattern result;
        // inserts every ON cell with 3 neighbors to result.
        // inserts every OFF cell with 2 or 3 neighbors to result.
        return result;
    }
    // etc...
};

简而言之，pattern 包含单元格。它包含每个 ON 单元，以及每个具有 1 个或多个 ON 相邻单元的 OFF 单元。它还可以包含备用的OFF单元格。
cells_coor直接存储单元格，以它们的坐标为键，并将它们映射到它们的ON相邻单元格的数量（存储为int）以及它们是否为ON（存储如bool)。

cells_neigh 和 cells_onoff 通过迭代器将单元格作为键间接存储。
一个单元格的 ON 邻居数始终为 0 或更大且 8 或更少，因此cells_neigh 是一个大小为 9 的数组。
cells_neigh[0] 存储具有 0 个 ON 邻居单元的单元，cells_neigh[1] 存储具有1 ON 相邻小区，以此类推。
同样，单元格始终处于关闭或开启状态，因此 cells_onoff 是大小为 2 的数组。
cells_onoff[false] 存储关闭单元格，cells_onoff[true] 存储打开单元格。
必须在cells_coor、cells_neigh 和cells_onoff 中插入或删除单元格。换句话说，如果一个单元格被插入其中一个或从其中一个中删除，那么其他的也必须如此。因此，cells_neigh 和 cells_onoff 的元素是 std::unordered_set 将迭代器存储到实际单元格，从而可以通过邻居计数或关闭/开启状态快速访问单元格。

如果这种结构有效，插入函数的平均时间复杂度为O(1)，擦除也为O(1)，生成O(cells_coor.size())，与之前的结构相比，时间复杂度大大提高。

但正如您所见，有一个问题：我怎样才能散列std::unordered_map::const_iterator？
std::hash 禁止对它们进行专门化，所以我必须自定义一个。
获取他们的地址是行不通的，因为它们通常是作为右值或临时值获得的。
取消引用它们也不起作用，因为有多个单元格的相邻单元格为 0，或者多个单元格处于关闭状态等。
那么我能做什么呢？如果我什么都做不了，cells_neigh 和 cells_onoff 将是 std::vector 或其他什么，会大大降低时间复杂度。

Answer 1

简短的故事：这行不通（真的很好）(*1)。您可能要在地图cells_coor 上执行的大多数操作都会使其元素的任何迭代器 (but not pointers, as I learned) 无效。

如果你想在某个集合上保留我所谓的不同“视图”，那么存储实际数据的底层容器要么不被修改，要么不能使其迭代器无效（例如链表）。

也许我遗漏了一些东西，但为什么不保留 9 组单元格用于邻居计数和 2 组单元格用于开/关？ (*2) 换一种说法：你真正需要这张地图是为了什么？ (*3)

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(*1)：地图仅在重新散列发生时使指针和迭代器无效。你可以检查一下：

// Before inserting
(map.max_load_factor() * map.bucket_count()) > (map.size() + 1)

(*2)：9 组可以减少到 8 组：如果一个单元格 (x, y) 不在 8 组中，那么它将在第 9 组中。因此存储该信息是不必要的。开/关也一样：存储打开的单元格就足够了。所有其他都关闭。

(*3)：在不使用地图的情况下访问邻居的数量，而只使用一组单元格，一种伪代码：

unsigned number_of_neighbours(Cell const & cell) {
  for (unsigned neighbours = 9; neighbours > 0; --neighbours) {
    if (set_of_cells_with_neighbours(neighbours).count() == 1) {
      return neighbours;
    }
  }
  return 0;
}

在集合中重复查找当然会破坏实际性能，您需要对此进行分析。 （渐近运行时不受影响）