如何使用C++ std::hash内置特化计算整数数组哈希值且避免字符串开销

C++20 及以上（最优方案） #

使用 std::u16string_view 即可完全满足需求：它是仅持有数据指针和长度的零开销视图，不会触发内存分配和字符串对象的构造销毁，且标准库已经提供了对应的std::hash特化，哈希结果和std::u16string的计算结果完全一致。

示例代码：

#include <string_view>
#include <functional>

// 先静态断言保证类型兼容性，绝大多数主流平台都满足该条件
static_assert(sizeof(uint16_t) == sizeof(char16_t) && alignof(uint16_t) == alignof(char16_t));

// 直接计算哈希，无任何额外开销
size_t hash_val = std::hash<std::u16string_view>{}(
    std::u16string_view(reinterpret_cast<const char16_t*>(a), n)
);

如果需要将该类数组存入unordered_set，可以将上述逻辑封装为自定义哈希函数：

// 假设你存储数组的结构体定义如下
struct Uint16Array {
    const uint16_t* data;
    size_t len;
    // 需同时实现相等判断，此处省略
};

struct Uint16ArrayHash {
    size_t operator()(const Uint16Array& arr) const {
        static_assert(sizeof(uint16_t) == sizeof(char16_t) && alignof(uint16_t) == alignof(char16_t));
        return std::hash<std::u16string_view>{}(
            std::u16string_view(reinterpret_cast<const char16_t*>(arr.data), arr.len)
        );
    }
};

// 定义unordered_set
using Uint16Set = std::unordered_set<Uint16Array, Uint16ArrayHash>;

C++23 及以上（更直接的方案） #

C++23 新增了通用范围哈希工具std::hash_for_range，不需要做类型转换，直接传入数组的起止范围即可计算哈希：

#include <functional>

size_t hash_val = std::hash_for_range<std::uint16_t>{}(a, a + n);

C++17 及更低版本兼容方案 #

如果无法使用高版本C++标准，可根据场景选择对应方案：

• 如果数组长度通常较小：std::u16string默认带有的小字符串优化(SSO)会避免堆内存分配，现有实现的开销几乎可以忽略
• 如果需要处理大数组：可复用所用编译器标准库的内部字节哈希接口（非标准，仅适配特定编译器），例如GNU libstdc的std::_Hash_bytes、LLVM libc的std::__hash_bytes，直接传入数组指针和总字节长度即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者m.alessandrini