STL hash function的模板特化

Posted 2020-11-22 supremegis-developer

哈希函数的作用是将一个值映射为一个哈希值，从而根据这个哈希值，在哈希表中对数据进行定位。

template <class _Val, class _Key, class _HashFcn,
          class _ExtractKey, class _EqualKey, class _Alloc = alloc>
class hashtable;

STL中定义的hashtable容器包含哈希函数模板参数_HashFcn。_HashFcn既然是一个类类型，又能提供函数的功能，因此是一种仿函数（functor）；
仿函数是一个类，在类中重载()运算符，从而由仿函数类对象即可实现函数功能。
在SGI-STL中的stl_hash_fun.h中定义了若干仿函数类：

#ifndef __SGI_STL_HASH_FUN_H
#define __SGI_STL_HASH_FUN_H

#include <stddef.h>

__STL_BEGIN_NAMESPACE

template <class _Key> struct hash { };

inline size_t __stl_hash_string(const char* __s)
{
  unsigned long __h = 0; 
  for ( ; *__s; ++__s)
    __h = 5*__h + *__s;
  
  return size_t(__h);
}

__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<char*>
{
  size_t operator()(const char* __s) const { return __stl_hash_string(__s); }
};

__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<const char*>
{
  size_t operator()(const char* __s) const { return __stl_hash_string(__s); }
};

__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<char> {
  size_t operator()(char __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<unsigned char> {
  size_t operator()(unsigned char __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<signed char> {
  size_t operator()(unsigned char __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<short> {
  size_t operator()(short __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<unsigned short> {
  size_t operator()(unsigned short __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<int> {
  size_t operator()(int __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<unsigned int> {
  size_t operator()(unsigned int __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<long> {
  size_t operator()(long __x) const { return __x; }
};
__STL_TEMPLATE_NULL struct hash<unsigned long> {
  size_t operator()(unsigned long __x) const { return __x; }
};

__STL_END_NAMESPACE

#endif /* __SGI_STL_HASH_FUN_H */

以上代码中先定义了一个空的类：

template <class _Key> struct hash { };

__stl_hash_string函数产生字符相关类型的哈希值。

inline size_t __stl_hash_string(const char* __s)
{
  unsigned long __h = 0; 
  for ( ; *__s; ++__s)
    __h = 5*__h + *__s;
  
  return size_t(__h);
}

?__STL_TEMPLATE_NULL宏通过定义为template<>。其后接模板类定义，表示模板的特化版本，尖括号中的类型T表示模板特化类针对T类型的模板参数的特殊处理。
?列出的模板特化类主要针对某些POD（Plain old Data）类型。对于字符相关类型，会调用__stl_hash_string函数产生哈希值。对其他几种特化类型，则直接返回其值。
?空的类并不是什么都不做，在这个头文件中，它也起到了至关重要的作用。由于hash类的非特化版本的类定义是空的，当传入任何非特化模板类型参数，都会对应于非特化版本的模板类中。而在非特化版本的hash中，并未重载operator（），因此对此类型的对象调用（）运算符进行比较时，会报告未定义错误，从而限制hashtable容器只能对特化类型进行hash。这也正是空的hash类的作用。