将 STL 容器与包含自己的键的类一起使用

Question

我有一个对象，可以通过它的名字来识别，我想放置它在 STL 容器之一中。

class MyClass {
public:
    //getters and setters, other functions
private:
    std::string name;
    //other member variables
};

所以起初我认为 类似地图的结构 的使用与我的情况无关，因为在这些结构中，标识符（键）与类本身。使用映射，我必须返回 name 变量并将其复制到“外部”类（浪费内存和不合逻辑，违反 OOP 规则）。

我的下一个镜头是使用类似集合的结构。在这种情况下，我只有关键字段，我在其中加载整个对象。使用这种方法，我必须重载 和 == 运算符才能使用对象作为键。如果我使用 unordered_set，我什至可以制作一个用于散列的函子，它工作得很好。这里的问题是 我不能像使用地图那样使用容器函数。这是有效的mapInstance.find("example")，而不是setInstance.find("example")。我必须创建一个将成员变量name 设置为“example”的对象并将其传递给find() 函数。这个解决方案的问题是我的类中的其他成员变量是重复且未使用。我什至尝试为std::string 和MyClass 类重载 和== 运算符，如果我像stringInstance < MyClassInstance 这样使用它们，它工作得很好，但是容器函数无法使用（我什至尝试将函子重载到使用没有成功的字符串）。

你能建议我一个简单的方法（或方法），如何用std::set 或std::map（也许是其他人）解决这个问题？ 在std::map 中，密钥不能是引用（据我所知），我不知道如何用std::set 解决它。

注意： 将指针存储在map 的关键字段中的问题在于，如果我们改变主意并使用unordered_map 而不是@987654336 @，hash 会根据指针计算，而不是根据字符串计算（hash 函数可以被覆盖，但是对于一个简单的任务来说似乎很复杂）。

感谢您的帮助！

Answer 1

您应该问问自己您对容器的要求是什么。

需要考虑的事项是：

• 容器中通常有多少对象
• 什么是内存限制
• 搜索对象的频率以及可接受的复杂性是多少？

一个 std::map 有一些可能与你的类冲突的要求。例如。将元素添加到地图后，不允许更改键。但是，您的班级可能每次都更改名称。从这个考虑可以清楚地看出，std::map 不能使用对字符串的引用作为键。

在最简单的情况下，您可以考虑使用带有谓词的std::list 和std::find_if 来检查特殊名称。这将具有 O(n) 复杂度。

Answer 2

有时，您必须在提供的基础上再接再厉，才能获得理想的结果。我建议您寻找适合您用例的专用适配器。

这是一个非常基本的实现，您可以在此基础上进行构建。在许多情况下，使用std::vector 获得的缓存位置会比使用提供类似功能集的标准容器提供更好的性能。

给定一个简单的类型和一些辅助操作符：

struct Obj
{
   int key;
   std::string name;
};

bool operator<(const Obj& lhs, const Obj& rhs)
{
   return lhs.key < rhs.key;
}

bool operator==(const Obj& lhs, int rhs)
{
   return lhs.key == rhs;
}

bool operator<(const Obj& lhs, int rhs)
{
   return lhs.key < rhs;
}

我们可以设计一个简单的flat_map 类，它提供地图的基本复杂性保证，但将满足您在不构造值类型的情况下通过键查找对象的要求（就像您需要使用一套）。插入提供了更多的复杂性，但查找具有相似的复杂性。如果查找发生得更频繁，那么插入（大多数时候都是这种情况）可以很好地工作。

class flat_map
{
public:
   using container_type = std::vector<Obj>;

   // insert object into the set
   // complexity varies based on length of container
   void insert(Obj&& obj)
   {
      container_.emplace_back(std::move(obj));
      std::sort(container_.begin(), container_.end());
   }

   // find with O(log N) complexity    
   container_type::iterator find(int key)
   {
      auto it = std::lower_bound(container_.begin(), container_.end(), key);

      if(it != container_.end() && *it == key)
         return it;

      return container_.end();
   }

private:
   container_type container_;
};

示例用法：

int main()
{
   flat_map obj;

   obj.insert({1, "one"});
   obj.insert({2, "two"});
   obj.insert({3, "three"});

   auto it = obj.find(2);

   std::cout << it->key << ' ' << it->name << '\n';
}

您可以以任何您认为合适的方式扩展flat_map 适配器。添加所需的重载以满足您的要求，模板化参数（分配器、比较、存储类型等）。