Comment std::unordered_map est-il implémenté en C ?

Comment std::unordered_map est implémenté

Introduction

Comprendre le fonctionnement interne des données structures est crucial pour optimiser leurs performances et comprendre leur comportement. Cet article vise à faire la lumière sur les détails d'implémentation de std::unordered_map, un composant fondamental de la bibliothèque standard de C.

Aperçu de la conception

Contrairement aux hypothèses courantes , std::unordered_map n'utilise pas une approche de liste purement chaînée pour la gestion des collisions. Au lieu de cela, il utilise une conception hybride connue sous le nom de « hachage fermé » ou « d'adressage ouvert ». Cette technique alloue un tableau de compartiments et, en cas de collision, sonde différents emplacements dans le tableau en fonction d'une fonction de hachage.

Gestion des collisions

Le comportement de std : :unordered_map est défini par deux paramètres : bucket_count et max_load_factor. Le bucket_count définit la taille du tableau, tandis que le max_load_factor, par défaut à 1,0, spécifie le rapport maximum entre les éléments stockés et le nombre de compartiments avant que la table ne doive être redimensionnée.

Pour garantir la validité des itérateurs lors de l'insertion ou de la suppression d'éléments, std::unordered_map doit conserver le tableau de buckets. Cette exigence rend inévitable l'utilisation du hachage fermé, où les collisions sont résolues en sondant différents emplacements de tableau.

Rehachage et redimensionnement

Pour maintenir des performances optimales, std:: unordered_map redistribue ses éléments dans un nouveau tableau de buckets chaque fois que le facteur de charge dépasse max_load_factor. Ce processus, appelé rehashing, est déclenché par une opération d'insertion lorsque le facteur de charge devient trop élevé. La taille du nouveau tableau est généralement le double de celle du précédent.

Implications en termes de performances

Bien que l'approche de hachage ouvert soit un compromis pragmatique pour une utilisation générale, elle n'est peut-être pas la solution la plus efficace pour tous les scénarios. Dans les cas où les collisions sont peu fréquentes et les données sont petites, un adressage fermé avec une valeur sentinelle pour les compartiments inutilisés et une fonction de hachage robuste peut améliorer considérablement les performances et réduire la consommation de mémoire.

Conclusion

Comprendre les nuances de mise en œuvre de std::unordered_map permet aux développeurs d'exploiter tout son potentiel. En appréciant sa conception hybride et son mécanisme de gestion des collisions, il devient évident pourquoi le choix de la fonction de hachage et les caractéristiques de charge anticipées jouent un rôle central dans l'optimisation des performances et de l'efficacité.

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