C++ 自定义类作为unordered_set元素报const错误及哈希优化问题

编译错误修复 #

报错的核心原因是Message类的所有get_xxx读取类成员的方法都没有加const修饰符。而以下场景中调用get_xxx的对象都是只读的const类型：

• operator==的入参是const Message&
• 哈希模板的入参是const Message&
• unordered_set中存储的元素默认是只读的，遍历的时候拿到的是const Message&
  在const对象上调用非const成员函数会触发丢弃限定符的编译错误。

只需要给所有get_xxx方法加上const修饰即可解决报错，修改后代码如下：

class Message{
public:
    //Constructors()
    struct sockaddr_in get_dst() const {
        return dst;
    }
    std::string get_msg() const {
        return message;
    }

    bool is_ack() const {
        return ack;
    }
    int get_seq() const {
        return sequence_number;
    }

    bool operator==(const Message& m2) const{
        return sequence_number == m2.get_seq() && dst.sin_port == m2.get_dst().sin_port && dst.sin_addr.s_addr == m2.get_dst().sin_addr.s_addr;
    };

private: 
    bool ack;
    int sequence_number;
    std::string message;
    struct sockaddr_in dst;
};

哈希函数优化 #

你当前用的异或组合逻辑存在明显缺陷：异或操作满足交换律，不同字段的取值顺序不影响最终结果，会导致大量不必要的哈希冲突，比如seq=1、port=2和seq=2、port=1的哈希结果会完全相同，会大幅拉低unordered_set的增删查性能。

优化后的哈希函数可以采用通用的质数系数组合逻辑，避免交换律问题，大幅降低冲突概率，实现如下：

namespace std
{
    template<>
    struct hash<Message>{
        size_t operator()(const Message& m) const
        {
            std::size_t res = 17; // 初始质数种子
            // 用质数系数依次合并每个字段的哈希值，无交换律
            res = res * 31 + std::hash<int>{}(m.get_seq());
            res = res * 31 + std::hash<unsigned short>{}(m.get_dst().sin_port);
            res = res * 31 + std::hash<in_addr_t>{}(m.get_dst().sin_addr.s_addr);
            return res;
        }
    };
}

如果需要更高的哈希分布均匀性，可以把系数31替换为更大的质数如65599，31属于常用的轻量化系数，计算速度快，绝大多数业务场景下已经够用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aliruk