将代码从 map<char, T> 重构为 vector<T>答案

【问题标题】：Refactoring code from map<char, T> to vector<T>将代码从 map<char, T> 重构为 vector<T>
【发布时间】：2015-10-08 12:01:15
【问题描述】：

其实问题出在标题上。我有一个工作代码，我大量使用std::map<char, T> table。 Profiler 告诉我operator[] 方法非常耗时。所以我认为由于 char 只有几个不同的值（我想是从 -128 到 127），因此可以将我的 table 变量的类型更改为 std::vector<T> 甚至 T[256]。我的问题是如何安全地做到这一点。我的意思是我不能相信char 类型正好有 256 个不同的值，所以我想添加一些可移植的代码，这些代码将使用 std::numeric_limits 之类的东西，并确保table 的大小涵盖char 的所有可能值。另一个问题是我在使用std::map 时并不关心负值。但是我不能对std::vector 做同样的事情，因为table[(char)-15] 会产生异常。这是否意味着最简单的解决方案是在调用我的table 的operator[] 之前将所有键从char 转换为unsigned char？如果没有，我该怎么做？

【问题讨论】：

您已经提到了解决方案：您有std::numeric_limits<char>::max() - std::numeric_limits<char>::min() 可能的值，并且对于任何char c，c - std::numeric_limits<char>::min() 都在索引范围内。
@CoryKramer，不，我没有。但对我来说，效率与便携性一样重要。我会试一试，但我很确定std::vector<T> 在这种情况下工作得更快。
char 保证为 1 字节，我还没有看到没有 8 位字节的架构。假设 char 总是有 256 个值是相当安全的。
@ElderBug 我刚刚搜索了一下，发现：ti.com/litv/pdf/spru281f C55x DSP 有 16 位字符。
@ElderBug 嗯，实际上，与 MIPS 和 ARM 相比，30 年并没有那么老。

标签： c++ dictionary vector portability

【解决方案1】：

我建议切换到std::unordered_map<char, T> .

对于std::unordered_map，operator[] 的复杂度表示为近似O(1)

平均情况：恒定，最坏情况：大小线性。

对于std::map，operator[] 的复杂度是O(logN)

对数容器的大小。

【讨论】：

可以，但需要进行基准测试：由于键数量有限，散列它们可能比搜索它们更昂贵。仍然切换到unordered_map 应该是即时且无痛的，所以值得一试。
O(1) 并不意味着它更好。 unordered_map[] 涉及哈希和桶管理，而map[] 只是一个树搜索。
这些都是优点，使用 unordered_map（存储桶分配、管理等）和映射（树平衡等）存在开销。我同意最好的办法是使用两个容器来分析代码，看看是否有必要进行切换。如果两者的性能都很差，那么带有一些额外密钥检查的std::array 可能是另一种方法。

【解决方案2】：

我建议引入你自己的类来使用，它会以某种方式封装std::vector<T>，并提供你需要的接口。

如果你要重用std::vector的大量接口，你甚至可以考虑使用implemented-in-terms-of关系：

template <class T>
struct MyMap : protected std::vector<T>
{
  using std::vector::vector;
  using std::vector::push_back;
  // ...
  // List other members which you want to inherit verbatim

  T& operator[] (char idx)
  {
    return std::vector::operator[](idx - std::numeric_limits<char>::min());
  }
  // Re-implement the members which you need to
};

【讨论】：