【UE4 C++ 基础知识】<7> 容器——TSet

2022-10-13 22:45:51

概述

  • TSet是一种快速容器类，（通常）用于在排序不重要的情况下存储唯一元素。
  • TSet 类似于 TMap 和 TMultiMap，但有一个重要区别：TSet 是通过对元素求值的可覆盖函数，使用数据值本身作为键，而不是将数据值与独立的键相关联。
  • TSet 可以非常快速地添加、查找和删除元素（恒定时间）。默认情况下，TSet 不支持重复的键，但使用模板参数可激活此行为。
  • TSet 也是值类型，支持常规复制、赋值和析构函数操作，以及其元素较强的所有权。TSet 被销毁时，其元素也将被销毁。键类型也必须是值类型。
  • TSet 会直接使用 运算符== 比较元素，使用 GetTypeHash 对其进行散列，然后使用标准的堆分配器

创建

TSet<FString> FruitSet; //尚未分配内存

添加

  • Add

    • 如果尝试添加重复键，会替代了旧的条目
    FruitSet.Add(TEXT("Banana"));
    
FruitSet.Add(TEXT("Grapefruit"));
    
FruitSet.Add(TEXT("Pineapple"));
    
// FruitSet == [ "Banana", "Grapefruit", "Pineapple" ]

FruitSet.Add(TEXT("Pear"));
    
FruitSet.Add(TEXT("Banana"));
    
// FruitSet == [ "Banana", "Grapefruit", "Pineapple", "Pear" ]
    
// Note:Only one banana entry.

    此处的元素按插入顺序排列，但不保证这些元素在内存中实际保留此排序。如果是新集合，可能会保留插入排序，但插入和删除的次数越多，新元素不出现在末尾的可能性越大。

  • Emplace 代替 Add，避免插入集合时创建临时文件

    FruitSet.Emplace(TEXT("Orange"));
    
// FruitSet == [ "Banana", "Grapefruit", "Pineapple", "Pear", "Orange" ]

  • Append 函数进行合并来插入另一个集合中的所有元素

    • 集合中的重复键将会替代目标集合中相应的键
    TSet<FString> FruitSet2;
    
FruitSet2.Emplace(TEXT("Kiwi"));
    
FruitSet2.Emplace(TEXT("Melon"));
    
FruitSet2.Emplace(TEXT("Mango"));
    
FruitSet2.Emplace(TEXT("Orange"));
    
FruitSet.Append(FruitSet2);
    
// FruitSet == [ "Banana", "Grapefruit", "Pineapple", "Pear", "Orange", "Kiwi", "Melon", "Mango" ]

迭代

  • 范围 - for

    for (auto& Elem :FruitSet)
    
{
    
    FPlatformMisc::LocalPrint( *FString::Printf(TEXT(" \"%s\"\n"), *Elem ));
    
}
    
// 依次输出 "Banana" "Grapefruit" "Pineapple" "Pear" "Orange" "Kiwi" "Melon" "Mango"

  • 迭代器

    • CreateIterator 返回拥有读写访问权限的迭代器，
    • reateConstIterator 返回拥有只读访问权限的迭代器
    for (auto It = FruitSet.CreateConstIterator(); It; ++It)
    
{
    
    FPlatformMisc::LocalPrint( *FString::Printf(TEXT("(%s)\n"), *It ) );
    
}

查询

  • Num 函查询集合中保存的元素数量

    int32 Count = FruitSet.Num(); // Count == 8

  • Contains 函数查询是否包含特定元素

    bool bHasBanana = FruitSet.Contains(TEXT("Banana")); // bHasBanana == true
    
bool bHasLemon = FruitSet.Contains(TEXT("Lemon"));   // bHasLemon == false

  • FSetElementId 结构体可查找集合中某个键的索引。然后，就可使用该索引与 运算符[] 查找元素。

    • 在非常量集合上调用 operator[] 将返回非常量引用，而在常量集合上调用将返回常量引用。
    FSetElementId BananaIndex = FruitSet.Index(TEXT("Banana"));
    
// BananaIndex is a value between 0 and (FruitSet.Num() - 1)
    
FPlatformMisc::LocalPrint( *FString::Printf( TEXT(" \"%s\"\n"), *FruitSet[BananaIndex] ));
    
// Prints "Banana"

FSetElementId LemonIndex = FruitSet.Index(TEXT("Lemon"));
    
// LemonIndex is INDEX_NONE (-1)
    
FPlatformMisc::LocalPrint( *FString::Printf(TEXT(" \"%s\"\n"), *FruitSet[LemonIndex] ));
    
// Assert!

  • Find 返回指向元素数值的指针。

    • 如果映射不包含该键，则返回null。
    • 对常量集合调用Find，返回的指针也将为常量
    FString* PtrBanana = FruitSet.Find(TEXT("Banana")); // *PtrBanana == "Banana"
    
FString* PtrLemon = FruitSet.Find(TEXT("Lemon"));   //  PtrLemon == nullptr

  • Array 函数会返回一个 TArray，其中填充了 TSet 中每个元素的一份副本。

    • 被传递的数组在填入前会被清空，因此元素的生成数量将始终等于集合中的元素数量
    TArray<FString> FruitArray = FruitSet.Array();
    
// FruitArray == [ "Banana","Grapefruit","Pineapple","Pear","Orange","Kiwi","Melon","Mango" ] (order may vary)

移除

  • Remove 函数可按索引移除元素，

    • 仅建议在通过元素迭代时使用：Remove函数会返回已删除元素的数量。如果给定的键未包含在集合中，则会返回0。
    • 如果 TSet 支持重复的键，Remove 将移除所有匹配元素。
    • 移除元素将在数据结构中留下空
    FruitSet.Remove(0);
    
// FruitSet == [ "Grapefruit","Pineapple","Pear","Orange","Kiwi","Melon","Mango" ]

int32 RemovedAmountPineapple = FruitSet.Remove(TEXT("Pineapple"));
    
// RemovedAmountPineapple == 1
    
// FruitSet == [ "Grapefruit","Pear","Orange","Kiwi","Melon","Mango" ]
    
int32 RemovedAmountLemon = FruitSet.Remove(TEXT("Lemon"));
    
// RemovedAmountLemon == 0

  • Empty 或 Reset 函数可将集合中的所有元素移除

    • Empty 可采用参数指示集合中保留的slack量，而 Reset 则是尽可能多地留出slack量
    TSet<FString> FruitSetCopy = FruitSet;
    
// FruitSetCopy == [ "Grapefruit","Pear","Orange","Kiwi","Melon","Mango" ]

FruitSetCopy.Empty();
    
// FruitSetCopy == []

排序

TSet 可以排序。排序后，迭代集合会以排序的顺序显示元素，但下次修改集合时，排序可能会发生变化。由于排序不稳定，可能按任何顺序显示集合中支持重复键的等效元素。

  • Sort 函数指定排序顺序的二进制谓词

    FruitSet.Sort([](const FString& A, const FString& B) {
    
    return A > B; // sort by reverse-alphabetical order
    
});
    
// FruitSet == [ "Pear", "Orange", "Melon", "Mango", "Kiwi", "Grapefruit" ] (order is temporarily guaranteed)

FruitSet.Sort([](const FString& A, const FString& B) {
    
    return A.Len() < B.Len(); // sort strings by length, shortest to longest
    
});
    
// FruitSet == [ "Pear", "Kiwi", "Melon", "Mango", "Orange", "Grapefruit" ] (order is temporarily guaranteed)

运算符

TSet<FString> NewSet = FruitSet;

NewSet.Add(TEXT("Apple"));

NewSet.Remove(TEXT("Pear"));

// FruitSet == [ "Pear", "Kiwi", "Melon", "Mango", "Orange", "Grapefruit" ]

// NewSet == [ "Kiwi", "Melon", "Mango", "Orange", "Grapefruit", "Apple" ]

Slack

  • Reset 在不取消任何内存的情况下移除集合中的所有元素，从而产生slack

    FruitSet.Reset();
    
// FruitSet == [ <invalid>, <invalid>, <invalid>, <invalid>, <invalid>, <invalid> ]

  • Reserve 函数可直接创建slack，例如在添加元素之前预分配内存

    • 预先分配slack会导致以倒序添加新元素。
    FruitSet.Reserve(10);
    
for (int32 i = 0; i < 10; ++i)
    
{
    
    FruitSet.Add(FString::Printf(TEXT("Fruit%d"), i));
    
}
    
// FruitSet == [ "Fruit9", "Fruit8", "Fruit7" ..."Fruit2", "Fruit1", "Fruit0" ]

  • 使用 Collapse 和 Shrink 函数可移除 TSet 中的全部slack。

    • Shrink 将从容器的末端移除所有slack，但这会在中间或开始处留下空白元素
    // Remove every other element from the set.
    
for (int32 i = 0; i < 10; i += 2)
    
{
    
    FruitSet.Remove(FSetElementId::FromInteger(i));
    
}
    
// FruitSet == ["Fruit8", <invalid>, "Fruit6", <invalid>, "Fruit4", <invalid>, "Fruit2", <invalid>, "Fruit0", <invalid> ]

FruitSet.Shrink();
    
// FruitSet == ["Fruit8", <invalid>, "Fruit6", <invalid>, "Fruit4", <invalid>, "Fruit2", <invalid>, "Fruit0" ]

  • Compact 或 CompactStable 函数，将空白空间组合在一起，为调用 Shrink 做好准备

    FruitSet.CompactStable();
    
// FruitSet == ["Fruit8", "Fruit6", "Fruit4", "Fruit2", "Fruit0", <invalid>, <invalid>, <invalid>, <invalid> ]
    
FruitSet.Shrink();
    
// FruitSet == ["Fruit8", "Fruit6", "Fruit4", "Fruit2", "Fruit0" ]

DefaultKeyFuncs

只要类型具有 运算符== 和非成员 GetTypeHash 重载，就可为TSet所用，因为此类型既是元素又是键。然而，不便于重载这些函数时可将类型作为键使用。在这些情况下，可对 DefaultKeyFuncs 进行自定义。为键类型创建 KeyFuncs，必须定义两个typedef和三个静态函数，如下所示：

  • KeyInitType —— 用于传递键的类型。通常抽取自ElementType模板参数。
  • ElementInitType —— 用于传递元素的类型。同样通常抽取自ElementType模板参数，因此与KeyInitType相同。
  • KeyInitType GetSetKey(ElementInitType Element)——返回元素的键。在集合中，通常是元素本身。
  • bool Matches(KeyInitType A, KeyInitType B) —— 如果 A 和 B 等值将返回 true，否则返回 false。
  • uint32 GetKeyHash(KeyInitType Key) —— 返回 Key 的散列值。

KeyInitType 和 ElementInitType 是键/元素类型普通传递惯例的typedef。它们通常为浅显类型的一个值和非浅显类型的一个常量引用。请注意，集合的元素类型也是键类型，因此 DefaultKeyFuncs 仅使用一种模板参数 ElementType 定义两者。

TSet 假定在 DefaultKeyFuncs 中使用 Matches 进行对比结果为相等的两个项也将在 KeyFuncs 的 GetKeyHash 中返回相同的值。

其他

CountBytes 和 GetAllocatedSize 函数用于估计内部数组的当前内存使用情况。CountBytes 接受 FArchive 参数，而 GetAllocatedSize 则不接受。这些函数常用于统计报告。

Dump 函数接受 FOutputDevice 并写出关于集合内容的实现信息。还有一个名为 DumpHashElements 的函数，可列出来自所有散列条目的所有元素。这些函数常用于调试。

参考

TSet

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