<<哈希表迭代器函数>>

哈希表迭代器是手写哈希表的核心模块,依托KeyOfT取键仿函数 实现通用适配,同时打通 unordered_map / unordered_set 遍历逻辑,是容器实现迭代遍历、范围for循环的底层支撑。哈希表迭代器不同于链表、数组迭代器,需要适配哈希桶数组+单链表的双层结构。

1 迭代器核心原理

哈希表底层结构为:数组(哈希桶)+ 每个桶挂载一条单链表。迭代器的核心工作逻辑:

  • 记录当前遍历的节点指针(当前链表节点)

  • 记录当前遍历的桶下标(定位当前遍历的数组桶)

  • 重载 ++ 运算符,实现跨桶、同桶遍历切换

  • 依托KeyOfT适配map/set不同数据类型,实现通用遍历

核心特点:哈希表迭代器是单向迭代器,仅支持前置/后置++,不支持 -- 反向遍历,和STL标准unordered容器迭代器特性一致。

2 迭代器完整源码实现(通用模板)

迭代器封装为模板类,和哈希表、KeyOfT联动,完美适配map、set两种场景,无代码冗余。

cpp 复制代码
// 前置声明哈希表模板类
template<class K, class T, class KeyOfT, class HashFunc>
class HashTable;

// 哈希表迭代器类
template<class K, class T, class KeyOfT, class HashFunc>
struct HashIterator
{
    // 别名定义,简化代码
    typedef HashNode<T> Node;
    typedef HashIterator<K, T, KeyOfT, HashFunc> Self;

    Node* _pNode;        // 当前迭代器指向的节点
    size_t _bucketIndex; // 当前所在桶的下标
    HashTable<K, T, KeyOfT, HashFunc>* _ht; // 哈希表本体指针

    // 构造函数
    HashIterator(Node* node, size_t index, HashTable<K, T, KeyOfT, HashFunc>* ht)
        :_pNode(node)
        , _bucketIndex(index)
        , _ht(ht)
    {}

    // 重载解引用:返回节点存储的数据
    T& operator*()
    {
        return _pNode->_data;
    }

    // 重载箭头:支持 -> 访问数据成员
    T* operator->()
    {
        return &_pNode->_data;
    }

    // 重载前置++(核心遍历逻辑)
    Self& operator++()
    {
        // 1. 当前桶还有后续节点,直接往后走
        if (_pNode->_next != nullptr)
        {
            _pNode = _pNode->_next;
        }
        // 2. 当前桶遍历完毕,寻找下一个非空桶
        else
        {
            _bucketIndex++;
            // 遍历后续所有桶,找到第一个非空桶的头节点
            while (_bucketIndex < _ht->_table.size())
            {
                if (_ht->_table[_bucketIndex] != nullptr)
                {
                    _pNode = _ht->_table[_bucketIndex];
                    break;
                }
                _bucketIndex++;
            }
            // 所有桶遍历完毕,迭代器置空(尾后迭代器)
            if (_bucketIndex >= _ht->_table.size())
            {
                _pNode = nullptr;
            }
        }
        return *this;
    }

    // 重载后置++
    Self operator++(int)
    {
        Self tmp = *this;
        ++(*this);
        return tmp;
    }

    // 重载相等判断
    bool operator!=(const Self& it)
    {
        return _pNode != it._pNode;
    }

    // 重载不等判断
    bool operator==(const Self& it)
    {
        return _pNode == it._pNode;
    }
};

3 哈希表配套迭代器接口

在哈希表类中实现 begin()end() 接口,对外提供遍历入口,适配范围for循环。

cpp 复制代码
// 哈希表类内接口
// 找到第一个非空桶的首节点,返回起始迭代器
iterator begin()
{
    for (size_t i = 0; i < _table.size(); i++)
    {
        if (_table[i] != nullptr)
        {
            return iterator(_table[i], i, this);
        }
    }
    return end();
}

// 尾后迭代器:节点为空
iterator end()
{
    return iterator(nullptr, -1, this);
}

4 迭代器与 KeyOfT 的联动关系

迭代器本身不直接处理键值提取,而是通过对外暴露数据,结合KeyOfT实现通用遍历匹配,完美承接前文知识点:

  • 遍历set:迭代器取出T(即K),直接取值使用

  • 遍历map:迭代器取出T(pair<K,V>),通过KeyOfT提取first键,完成查找、比对逻辑

核心逻辑:迭代器负责遍历节点,KeyOfT负责解析数据,二者分工明确,共同实现一套代码适配两种容器。

5 迭代器核心特性

  • 单向遍历:仅支持++,不支持--,属于单向迭代器,契合STL unordered容器特性

  • 跨桶遍历:自动识别当前桶是否遍历完毕,无缝切换下一个非空桶

  • 零开销:模板编译期确定类型,无运行时多态开销

  • 通用性强:依托模板+KeyOfT,同时适配map、set自定义类型遍历

6 迭代器常见易错点

  • 遍历顺序无序:哈希表迭代器遍历顺序并非插入顺序,是哈希桶存储顺序,和STL unordered容器一致

  • 扩容迭代器失效:哈希表扩容后,底层数组重构,原有迭代器全部失效,不可继续使用

  • 不支持反向遍历:未重载--运算符,强行调用会编译报错

  • 尾后迭代器禁止解引用:end()迭代器节点为空,解引用会触发空指针访问崩溃

7 面试高频考点

1、哈希表迭代器为什么不支持反向遍历?

哈希表每个桶是单向链表,仅保存next后继指针,无前驱指针,无法向前遍历;且桶与桶之间无关联,不支持反向迭代。

2、迭代器和KeyOfT的协作逻辑是什么?

迭代器负责遍历所有存储节点,取出原始数据T;KeyOfT负责从T中提取哈希键K,实现遍历过程中的查重、比对、匹配逻辑,是遍历功能通用化的核心。

3、哈希表迭代器失效场景?

主要为扩容场景:插入元素触发扩容后,底层哈希桶数组重新开辟空间,所有节点迁移至新数组,原有迭代器的节点指针、桶下标全部失效。

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