unordered_map 与map使用说明

news2024/11/19 18:40:21

背景：

问题分析：

使用APE工具，查看录制的原始门信号是否存在异常

查看报文读取是否存在问题

分析报文读取代码

为什么在Windows系统中，解析后的门信号没有存在跳变情况

是否Windows 和Linux下 unordered_map中数据先后位置不一致

验证在相同输入下，在不同操作系统下，存储到队列中数据是否一致，在相同系统下，队列中数据存储是否一致

结论：

容器介绍：

unordered_map：

map：

性能对比：

100w量级的耗时：

参考资料：

背景：

最近在开发一个从文件中解析CAN信号功能时，在Ubuntu系统中发现门信号的状态存在跳变情况，而在Windows系统中，门信号的状态正常。

问题分析：

使用APE工具，查看录制的原始门信号是否存在异常

有图可知，原始信号正常，而解析的门信号存在跳变。

查看报文读取是否存在问题

通过分析，发现从文件中解析出来的can报文就存在跳变情况。

分析报文读取代码

通过分析，发现在两个虚拟通道组中，存在相同的CAN 报文ID ，虚拟通道组分别为35和113。其中35通道组为CAN1通道为DBC文件中报文数据，而113通道组为CAN2通道，不在DBC文件中。

在进行CAN报文解析时，首先是按照虚拟通道组逐个进行解析，并且按照虚拟通道号为key值进行存储到unordered_map中。

在所有虚拟通道组解析完后，将CAN报文数据存储到以CAN ID为key值的unordered_map中。

当存在相同的CAN ID时，就会存在CAN 数据被覆盖的情况。

因此，是由于存在相同CAN ID，导致解析后报文数据别另一个CAN报文内容覆盖的情况，导致信号存在跳变。

为什么在Windows系统中，解析后的门信号没有存在跳变情况

通过分析，CAN报文从虚拟通道组解析后，存储到unordered_map中，由于unordered_map是无序，因此对于虚拟通道组35和113 是随机存储，先后顺序不固定，因此哪个通道组存储在另一个通道后，最后输出的报文就时该报文。

是否Windows 和Linux下 unordered_map中数据先后位置不一致

通过分析，发现Windows和Linux下，unordered_map中key值存储先后顺序不一致.

在Linux下，查看队列存储顺序：

因此，在Linux系统中，实际输出报文内容为113通道数据。（键值转换关系uint32_t id = (i + 1)*10 + channelNumber; i为虚拟通道号，channelNumber为1）

在Windows下，查看队列顺序：

在Windows下，实际输出报文内容为35通道数据，因此，在Windows下，门信号不存在跳变情况。

验证在相同输入下，在不同操作系统下，存储到队列中数据是否一致，在相同系统下，队列中数据存储是否一致

使用同一段代码进行测试，分别验证以上两个问题：

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <iostream>

int main()
{
    std::unordered_map<uint32_t, uint32_t> map1;
    std::unordered_map<uint32_t, uint32_t> map2;

    for(uint32_t i = 0; i < 10; i++)
    {
        map1[i] = i;
        map2[i] = i;
    }

    std::cout << "map 1 : " <<  std::endl;
    std::unordered_map<uint32_t, uint32_t>::const_iterator iter = map1.begin();
    while (iter != map1.end()) {
        std::cout << " " << iter->first;
        iter++;
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "map 2 : " <<  std::endl;
    iter = map2.begin();
    while (iter != map2.end()) {
        std::cout << " " << iter->first;
        iter++;
    }
    std::cout << std::endl;
}

在Linux系统上输出：

在Windows系统上输出：

因此可得：对于unordered_map队列，相同输入情况下，在同一操作系统下，存储key值顺序是一致的，在不同操作系统下，存储的key值顺序是不一致的。

结论：

由于unordered_map队列是无效的，并且在不同操作系统下，内部存储key值顺序是不确定的。
对于不同通道的CAN ID，需要开辟不同存储空间进行存储，当存在相同CAN ID 时避免出现报文覆盖的情况。

容器介绍：

unordered_map：

unordered_map是一个无序容器，它基于哈希表（Hash Table）实现。它使用键的哈希值来存储和访问元素，因此在`unordered_map`中插入和查找元素的时间复杂度通常为O(1)，具有常数时间复杂度的特点。然而，由于哈希表的实现方式，`unordered_map`的元素顺序是不确定的。

map：

map是一个有序容器，它基于红黑树（Red-Black Tree）实现。它以键值对的形式存储数据，并根据键的排序对元素进行排序。这意味着在`map`中插入和查找元素的时间复杂度为O(log n)，其中n是容器中的元素数量。由于有序性质，`map`可以高效地进行范围查询和有序遍历。

对于需要存储为有序队列使用map，对于无顺序要求存储，只用unordered_map。由于unordered_map的无效性，对于同样输入顺序，在不同系统上，在内存中存储的顺序是不同的。

性能对比：

100w量级的耗时：

map insert time: 840.515000 ms
map find time: 764.570000 ms
map erase time: 753.324000 ms
unordered_map insert time: 488.741000 ms
unordered_map find time: 228.738000 ms
unordered_map erase time: 255.590000 ms