如何在运行时将std::ratio存入std::unordered_map等STL容器

核心结论 #

不能直接将std::ratio作为STL容器的元素或键类型使用，也无法基于它实现你需要的运行期比例统计需求。

原因说明 #

• std::ratio是C++标准库提供的编译期分数类型，本质是模板类型，分子、分母都是编译期常量参数，std::ratio<1,2>代表的是一个类型，不是可以赋值、传递的运行期对象，不符合STL容器对元素类型的基础要求。
• 就算你实例化std::ratio类型的对象，它是无数据成员的空类，运行期无法获取到分子、分母的数值，也没有默认实现哈希、相等比较等容器键所需的接口，你尝试定义的std::unordered_map<std::ratio, int>语法层面就无法通过编译。

可互换矩形统计问题的实现方案 #

你需要实现的最简比例统计需求，不需要用到std::ratio，可以参考以下方案：

1. 对每个矩形的宽w、高h，先计算二者的最大公约数g
2. 将w/g、h/g组成的最简分数对作为统计键
3. 可以直接用std::map<std::pair<long long, long long>, long long>做频次统计，std::pair默认支持小于比较，可直接适配std::map的排序要求；如果追求更高性能要使用std::unordered_map，自行实现pair的哈希函数即可
4. 最后对每个频次cnt，累加cnt * (cnt - 1) / 2即为符合要求的矩形对总数

参考代码片段：

#include <vector>
#include <map>
#include <numeric>

using namespace std;

long long interchangeableRectangles(vector<vector<int>>& rectangles) {
    map<pair<long long, long long>, long long> freq;
    long long res = 0;
    for (auto& rect : rectangles) {
        long long w = rect[0], h = rect[1];
        long long g = gcd(w, h);
        freq[{w / g, h / g}]++;
    }
    for (auto& entry : freq) {
        long long cnt = entry.second;
        res += cnt * (cnt - 1) / 2;
    }
    return res;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Harry