C++でハッシュ値を生成: std::u16string_viewとstd::hash

2024-04-02

C++ の Strings に関連する std::hash<std::u16string_view> プログラミング解説

この解説では、以下の内容について説明します。

  1. std::hash テンプレートクラス
  2. std::u16string_view
  3. std::hash<std::u16string_view> の使用方法
  4. 応用例

std::hash テンプレートクラス

std::hash テンプレートクラスは、コンテナ内の要素をハッシュ化するために使用されます。ハッシュ化とは、データを数値に変換する処理です。ハッシュ値は、オブジェクトを一意に識別するために使用できる数値です。

std::hash テンプレートクラスは、以下の要素をテンプレート引数として受け取ります。

  • ハッシュ化したいオブジェクトの型

std::hash テンプレートクラスは以下のメンバ関数を提供します。

  • operator()(const T& obj): オブジェクトをハッシュ値に変換します。

std::u16string_view 型

std::u16string_view 型は、UTF-16 エンコードされた文字列を表す読み取り専用ビューです。std::string_view 型と似ていますが、UTF-16 エンコードされた文字列を扱うために使用されます。

std::u16string_view 型は以下のメンバ関数を提供します。

  • data(): 文字列のデータへのポインタを返します。
  • size(): 文字列の長さを返します。

std::hash<std::u16string_view> の使用方法

std::hash<std::u16string_view> を使用するには、以下のコードのように記述します。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::u16string_view str = u"Hello, world!";
  std::size_t hash = std::hash<std::u16string_view>()(str);
  std::cout << "ハッシュ値: " << hash << std::endl;
  return 0;
}

このコードは、"Hello, world!" という文字列をハッシュ化し、ハッシュ値を出力します。

応用例

std::hash<std::u16string_view> は、以下の用途に使用できます。

  • マップやセットなどのコンテナで、キーとして std::u16string_view 型のオブジェクトを使用する場合
  • オブジェクトの一意性を検証する場合
  • データベースのインデックスを作成する場合


std::hash<std::u16string_view> のサンプルコード

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::u16string_view str = u"Hello, world!";
  std::size_t hash = std::hash<std::u16string_view>()(str);
  std::cout << "ハッシュ値: " << hash << std::endl;
  return 0;
}

マップでキーとして std::u16string_view 型のオブジェクトを使用する

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

int main() {
  std::map<std::u16string_view, int> mymap;
  myapp[u"Hello"] = 1;
  myapp[u"World"] = 2;

  // キー "Hello" の値を取得
  int value = mymap[u"Hello"];
  std::cout << "値: " << value << std::endl;

  return 0;
}

オブジェクトの一意性を検証する

#include <iostream>
#include <string>
#include <set>

class Person {
 public:
  Person(const std::u16string_view& name) : name_(name) {}

  bool operator==(const Person& other) const {
    return name_ == other.name_;
  }

 private:
  std::u16string_view name_;
};

int main() {
  std::set<Person> myset;
  myset.insert(Person(u"John"));
  myset.insert(Person(u"Mary"));

  // "John" が存在するかどうかを確認
  bool exists = myset.find(Person(u"John")) != myset.end();
  std::cout << "存在する: " << exists << std::endl;

  return 0;
}

データベースのインデックスを作成する

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

class Database {
 public:
  void Add(const std::u16string_view& name, int age) {
    // データベースに名前と年齢を追加
  }

  std::vector<int> FindByName(const std::u16string_view& name) {
    // 名前で検索し、年齢のリストを返す
  }

 private:
  // ハッシュテーブルを使用して、名前をインデックス化する
  std::unordered_map<std::u16string_view, std::vector<int>> index_;
};

int main() {
  Database db;
  db.Add(u"John", 30);
  db.Add(u"Mary", 25);

  // "John" の年齢を取得
  std::vector<int> ages = db.FindByName(u"John");
  for (int age : ages) {
    std::cout << age << std::endl;
  }

  return 0;
}

これらのコードはあくまでもサンプルです。実際の使用例は、状況によって異なります。



std::u16string_view をハッシュ化する他の方法

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::u16string_view str = u"Hello, world!";
  std::wstring wstr(str.begin(), str.end());
  std::size_t hash = std::hash<std::wstring>()(wstr);
  std::cout << "ハッシュ値: " << hash << std::endl;
  return 0;
}

自作のハッシュ関数を使用する

#include <iostream>
#include <string>

size_t Hash(const std::u16string_view& str) {
  // ハッシュアルゴリズムを実装
  return 0;
}

int main() {
  std::u16string_view str = u"Hello, world!";
  std::size_t hash = Hash(str);
  std::cout << "ハッシュ値: " << hash << std::endl;
  return 0;
}

これらの方法は、それぞれ異なる長所と短所があります。

  • std::wstring と std::hash を使用する

    • 最も簡単
    • パフォーマンスは最適ではない
  • 自作のハッシュ関数を使用する

    • 最も高速
    • 実装が複雑
  • 3rd party ライブラリを使用する

    • バランスが良い
    • ライブラリの依存関係が必要

std::hash<std::u16string_view> は、C++ 標準ライブラリで提供される std::hash テンプレートクラスの特殊化であり、std::u16string_view 型のオブジェクトをハッシュ値に変換するために使用されます。ハッシュ値は、オブジェクトを一意に識別するために使用できる数値です。

上記以外にも、さまざまな方法で std::u16string_view をハッシュ化することができます。最適な方法は、状況によって異なります。




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