为什么我必须为每个命名空间定义一个哈希函数作为 unordered_set？

Question

我想为我正在编写的一个类创建一个散列函数，并且我想让散列函数成为该类的朋友，这样我就不必编写不必要的 getter 方法。为此，我遵循了this SO post 中接受的答案。但我希望能够将对象插入std::unordered_set 或boost::unordered_set。所以我是这样写的：

#include <iostream>
#include <unordered_set>
#include <boost/functional/hash.hpp>
#include <boost/unordered_set.hpp>

class Vec;
namespace std { // line [c]
    template<>
    struct hash<Vec> {
    public:
        size_t operator()(const Vec &v) const;
    };
}

class Vec {
private:
    std::vector<int> v;
public:
    friend size_t std::hash<Vec>::operator ()(const Vec& v) const; // line [d]
    friend bool operator == (const Vec& lhs, const Vec& rhs) { return lhs.v == rhs.v; }
};

namespace std { // line [e]
    size_t hash<Vec>::operator()(const Vec &v) const {
        return boost::hash<std::vector<int> >()(v.v);
    }
}

int main() {
    Vec v;
    std::unordered_set<Vec> s1; // line [f]
    s1.insert(v); // line [g]
    boost::unordered_set<Vec> s2; // line [a]
    s2.insert(v); // line [b]
}

但我发现在尝试编译它时出现了一长串错误。然后，当我删除行 [a,b] 时，它按预期编译并运行。然后，我没有删除行[a,b]，而是（1）将它们留在里面，（2）删除行[f,g]，（3）将行[c,d,e]更改为boost而不是std，再次代码会正确编译。最后，我尝试在 boost 命名空间中重复声明哈希结构：

#include <iostream>
#include <unordered_set>
#include <boost/functional/hash.hpp>
#include <boost/unordered_set.hpp>

class Vec;
namespace std {
    template<>
    struct hash<Vec> {
    public:
        size_t operator()(const Vec &v) const;
    };
}
// new: {
namespace boost {
    template<>
    struct hash<Vec> {
    public:
        size_t operator()(const Vec &v) const;
    };
}
// }

class Vec {
private:
    std::vector<int> v;
public:
    friend size_t std::hash<Vec>::operator ()(const Vec& v) const;
    // new: {
    friend size_t boost::hash<Vec>::operator ()(const Vec& v) const;
    // }
    friend bool operator == (const Vec& lhs, const Vec& rhs) { return lhs.v == rhs.v; }
};

namespace std {
    size_t hash<Vec>::operator()(const Vec &v) const {
        return boost::hash<std::vector<int> >()(v.v);
    }
}
// new: {
namespace boost {
    size_t hash<Vec>::operator()(const Vec &v) const {
        return boost::hash<std::vector<int> >()(v.v);
    }
}
// }

int main() {
    Vec v;
    std::unordered_set<Vec> s1;
    s1.insert(v);
    boost::unordered_set<Vec> s2;
    s2.insert(v);
}

我的问题是：为什么我必须在 std 和 boost 命名空间中创建一个散列函数才能让它工作？我会说我对原因有直觉，但我想要一个非常详细的解释。而且我想要任何替代解决方案来解决上述代码段中有很多重复代码的事实（但不是像 boost::unordered_set<Vec, my_vec_class_hash> 这样的东西，因为我希望它是“自动的”）。

Answer 1

通过使用 Boost 的启用 ADL 的自定义点 hash_value，您可以大大减少混乱：

class Vec {
  private:
    std::vector<int> v;

    friend size_t hash_value(const Vec& v) {
        return boost::hash_range(begin(v.v), end(v.v));
    }
    friend bool operator==(const Vec& lhs, const Vec& rhs) {
        return lhs.v == rhs.v;
    }
};

实际上，在这种情况下，使用return boost::hash_value(v.v);，哈希函数可以更简单。

这已经足以让 Boost 的无序容器适用于您的类型：

boost::unordered_set<Vec> s2;
s2.insert(v);

添加标准支持

现在已经不是问题了：

template <> struct std::hash<Vec> : boost::hash<Vec> {};

现场演示

Live On Coliru

#include <boost/functional/hash.hpp>
#include <boost/unordered_set.hpp>
#include <iostream>
#include <unordered_set>

class Vec {
  private:
    std::vector<int> v;

    friend size_t hash_value(const Vec& v) {
        return boost::hash_value(v.v);
        //return boost::hash_range(begin(v.v), end(v.v));
    }
    friend bool operator==(const Vec& lhs, const Vec& rhs) {
        return lhs.v == rhs.v;
    }
};

template <> struct std::hash<Vec> : boost::hash<Vec> {};

int main() {
    Vec v;
    std::unordered_set<Vec> s1;
    s1.insert(v);
    boost::unordered_set<Vec> s2;
    s2.insert(v);
}