`std::unowned_map` はイテレータの有効性を維持しながらどのようにして高いパフォーマンスを達成するのでしょうか?

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C の std::unowned_map コンテナーは、その実装と効率をめぐる議論を引き起こしました。このトピックを明らかにするために、このデータ構造がどのように実現されるかを見てみましょう。

リンクされたリストによる分離チェーン

その中核では、unowned_map は分離チェーンと呼ばれる手法を利用します。 、オープンハッシュとも呼ばれます。これには、バケットの配列を維持することが含まれます。各バケットには、衝突するハッシュ キーを持つ要素のリンクされたリストが保持されます。この設計の選択は、他の要素が挿入または削除された場合でも要素への反復子が有効なままであるという C 標準の要件に由来しています。

サイズ変更と再ハッシュ

パフォーマンスを維持するため、unowned_map はサイズ変更と再ハッシュを採用しています。サイズ変更は、要素の数が現在のバケット数に最大負荷係数を乗算した値を超えると発生します。デフォルトは 1.0 です。再ハッシュ中に、より大きな容量を持つ新しいバケットの配列が作成され、すべての既存の要素が再ハッシュされて適切なバケットに配置されます。

制限事項

個別のチェーン中汎用アプリケーションには効果的ですが、制限があります。特定のシナリオでは、クローズド ハッシュ (オープン アドレッシング) により、速度とメモリ使用量の点でパフォーマンスが大幅に向上する場合があります。ただし、オープン アドレス指定では、空き位置と占有位置の区別や衝突解決の処理など、複雑さが生じます。

標準の「監視」

反復子を維持するための要件この妥当性は一部の批評家によって「見落とし」であるとレッテルを貼られています。ただし、イテレータの安定性を優先するという C 委員会による意図的な決定でした。この選択は、挿入および削除操作中に反復子と参照をそのままにしておく必要がある状況で unowned_map を使用できるということを意味します。

結論

std::unowned_map の実装汎用性、パフォーマンス、C 標準への準拠のバランスをとります。リンクされたリストを使用した個別のチェーンによりイテレータの有効性が確保され、サイズ変更と再ハッシュによりパフォーマンスが最適化されます。特定のシナリオでは潜在的な制限があるにもかかわらず、unowned_map は依然として、ハッシュベースの挿入と検索を処理するために多用途で広く使用されているデータ構造です。

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