c++ - 当 T 是 std::pair<std::hash 也支持的两种更简单的类型> 时，std::hash<T> 应该工作吗？

Question

我使用的是这样声明的有序集:

std::set<std::pair<const std::string, const myClass *> > myset;

在对我使用 set 的方式进行一些分析后， 我得出结论，unordered_set 将是一个更明智的选择。但是当我将 std::set 更改为 std::unordered_set 时，我的编译器 (g++ 4.8.1) 收到了大量错误消息，提示一个

invalid use of incomplete type struct std::hash<std::pair<const std::basic_string<char>, const myClass * > >

我发现 std::hash 不知道如何处理 std::pair 类型，尽管事实上这两种类型组成的 对 都是可哈希的。我想error for hash function of pair of ints包含有关 C++11 标准的相关信息，这些信息解释了为什么出现问题。 (对于 g++ 为此发出的坚不可摧的错误文本墙，没有很好的解释。)

在我看来

std::hash<std::pair<T1, T2>> hasher(make_pair(x,y))
  = some_func(std::hash<T1>hasher(x), std::hash<T2>hasher(y) )

其中 some_func() 可以像异或一样简单(或者不是；参见 Why is XOR the default way to combine hashes?)

标准是否有充分的理由不要求 std::hash 知道如何为一个对类型的对象构造哈希值每个都可以哈希吗？

Answer 1

原因很简单，没有加入标准。散列其他结构也是如此，如 tuple .

事物在足够好时往往会被添加到标准中，而不是在它们完美时，因为完美是好的敌人。更多专业std::hash不会(经常)破坏代码，因此添加新代码相对无害。

无论如何，为此，我们可以编写自己的哈希扩展器。例如:

namespace hashers {
  constexpr size_t hash_combine( size_t, size_t ); // steal from boost, or write your own
  constexpr size_t hash_combine( size_t a ) { return a; }
  constexpr size_t hash_combine() { return 0; }
  template<class...Sizes>
  constexpr size_t hash_combine( size_t a, size_t b, Sizes... sizes ) {
    return hash_combine( hash_combine(a,b), sizes... );
  }

  template<class T=void> struct hash;

  template<class A, class B>
  constexpr size_t custom_hash( std::pair<A,B> const& p ) {
    return hash_combine( hash<size_t>{}(2), hash<std::decay_t<A>>{}(p.first), hash<std::decay_t<B>>{}(p.second) );
  }
  template<class...Ts, size_t...Is>
  constexpr size_t custom_hash( std::index_sequence<Is...>, std::tuple<Ts...> const& p ) {
    return hash_combine( hash<size_t>{}(sizeof...(Ts)), hash<std::decay_t<Ts>>{}(std::get<Is>(p))... );
  }
  template<class...Ts>
  constexpr size_t custom_hash( std::tuple<Ts...> const& p ) {
    return custom_hash( std::index_sequence_for<Ts...>{}, p );
  }
  template<class T0, class C>
  constexpr size_t custom_hash_container( size_t n, C const& c) {
    size_t retval = hash<size_t>{}(n);
    for( auto&& x : c)
      retval = hash_combine( retval, hash<T>{}(x) );
    return retval;
  }
  template<class T0, class C>
  constexpr size_t custom_hash_container( C const& c) {
    return custom_hash_container( c.size(), c );
  }
  template<class T, class...Ts>
  size_t custom_hash( std::vector<T, Ts...> const& v ) {
    return custom_hash_container<T>(v);
  }
  template<class T, class...Ts>
  size_t custom_hash( std::basic_string<T, Ts...> const& v ) {
    return custom_hash_container<T>(v);
  }
  template<class T, size_t n>
  constexpr size_t custom_hash( std::array<T, n> const& v ) {
    return custom_hash_container<T>(n, v);
  }
  template<class T, size_t n>
  constexpr size_t custom_hash( T (const& v)[n] ) {
    return custom_hash_container<T>(n, v);
  }
  // etc -- list, deque, map, unordered map, whatever you want to support
  namespace details {
    template<class T, class=void>
    struct hash : std::hash<T> {};
    using hashers::custom_hash;
    template<class T>
    struct hash<T,decltype(void(
      custom_hash(declval<T const&>())
    )) {
      constexpr size_t operator()(T const& t)const {
        return custom_hash(t);
      }
    };
  }
  template<class T>
  struct hash : details::hash<T> {};
  template<>
  struct hash<void> {
    template<class T>
    constexpr size_t operator()(T const& t)const { return hash<T>{}(t); }
  }
}

现在hashers::hash<T>将递归地使用 ADL 查找 custom_hash函数，或 std::hash如果失败，散列 T及其组件，以及hashers::hash<>是一个通用的哈希器，它试图对传递给它的任何东西进行哈希处理。

代码可能无法编译，如图所示。

我选择散列所有容器和元组作为它们的长度散列，然后散列它们的内容组合。作为副作用，array<int, 3>哈希值与 tuple<int,int,int> 相同, 和 tuple<int,int>哈希值与 pair<int,int> 相同, 和 std::vector<char>{'a','b','c', '\0'}哈希值与 "abc" 相同，我认为这是一个不错的属性。空数组/元组/vector/等散列像 size_t(0) .

您可以通过简单地覆盖 custom_hash 来为您自己的类型扩展上述系统。在相关类型的 namespace 中，或专门化 std::hash<X>或 hashers::hash<X>做你的自定义散列(我会选择 std::hash 以最小化我自己的原则)。对于高级使用，您可以专门hashers::details::hash<X,void>与 SFINAE，但我会说为 custom_hash 做相反。