【C++：unordered_set和unordered_map】 深度解析：使用、差异、性能与场景选择

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目录

前言

一. 核心认知：unordered 系列容器是什么？

二. 模板参数介绍与基础接口使用

unordered_set：

1.1 模板参数介绍

1.2 核心接口使用

unordered_map：

2.1 模板参数介绍

2.2 核心接口使用

3、支持冗余的版本：unordered_multiset/unordered_multimap

三. 关键差异：unordered 系列 VS map/set

四、unordered_set和set的性能实测

结束语

前言

在 C++ 开发中，map/set与unordered_map/unordered_set是高频使用的关联式容器，前者基于红黑树实现，后者基于哈希表实现。刚接触两者时很多朋友都会纠结于 “该选哪一个”—— 其实核心在于理解两者的底层差异：红黑树保证有序但效率是 O (logN)，哈希表追求 O (1) 极高平均效率但无序。本文聚焦unordered_map/unordered_set 的使用方法、与 map/set 的核心差异、性能对比，用代码示例和场景分析帮你快速掌握其用法，精准选择适合自己的容器。

一. 核心认知：unordered 系列容器是什么？

unordered_map 和 unordered_set 是 C++11 引入的关联式容器，底层基于哈希表（哈希桶）实现，核心特点如下：

• 存储特性：unordered_set 存储单个 key（去重 + 无序），unordered_map 存储 key-value 对（key 去重 + 无序）；
• 效率：增删查改平均时间复杂度 O (1)，最坏情况 O (N)（哈希冲突严重时）；
• 迭代器：单向迭代器（不支持 – 操作），遍历结果无序；
• 对 key 的要求：需支持 “转换为整形”（哈希函数需求）和 “相等比较”（冲突判断需求）。

参考文档：

unordered_set

unordered_multiset

unordered_map

unordered_multimap

二. 模板参数介绍与基础接口使用

unordered_set：

1.1 模板参数介绍

• unordered_set 的声明如上，Key 就是 unordered_set 底层关键字的类型

• unordered_set 默认要求 Key 支持转换为整形，如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持将 Key转成整形的仿函数传给第二个模板参数

• unordered_set 默认要求 Key 支持比较相等，如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持将Key比较相等的仿函数传给第三个模板参数

• unordered_set 底层存储数据的内存是从空间配置器申请的，如果需要可以自己实现内存池，传给第四个参数。

• 一般情况下，我们都不需要传后三个模板参数

• unordered_set 底层是用哈希桶实现，增删查平均效率是O(1)，迭代器遍历不再有序，为了跟set 区分，所以取名 unordered_set。

1.2 核心接口使用

#include<iostream> #include <unordered_set> using namespace std; //unordered_set 核心接口使用： void test_unordered_set() { unordered_set<int> us; // 插入（返回pair<iterator, bool>，bool标记是否插入成功） us.insert(10); us.insert({ 30, 20, 40 });//和set一样支持初始化列表批量插入 //void insert ( initializer_list<value_type> il ); //迭代器遍历(无序) unordered_set<int>::iterator it = us.begin(); while (it != us.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl; // 查找（返回迭代器，未找到返回end()） auto find = us.find(20); if (find != us.end()) { cout << *find << "找到了！" << endl; } else { cout << "没有找到！" << endl; } // 删除（按key删除，返回删除个数） us.erase(30); for (auto e : us) { cout << e << " "; } cout << endl; // 其他常用接口 cout << "size：" << us.size() << endl; // 元素个数 cout << "empty：" << us.empty() << endl; // 是否为空 us.clear(); // 清空容器 cout << "clear后" << "size：" << us.size() << endl; } int main() { test_unordered_set(); return 0; }

unordered_map：

2.1 模板参数介绍

由于 unordered_map 的模板参数和 unordered_set 是完全一致的，区别点和 set与map之间的区别点是一样的，这里也就不过多赘述了。

2.2 核心接口使用

#include<iostream> #include <unordered_map> using namespace std; //unordered_map 核心接口使用： void test_unordered_map() { unordered_map<string, string> um; // 插入 um.insert({ "sort", "排序"}); um.insert(make_pair("left", "左边")); //迭代器遍历(无序) unordered_map<string, string>::iterator it = um.begin(); while (it != um.end()) { cout << it->first << ":" << it->second << endl; it++; } cout << endl; // []运算符（插入+访问/修改，最常用） um["right"] = "右边"; // 插入 um["left"] = "左边、留下"; // 修改 for (auto e : um) { cout << e.first << ":" << e.second << endl; } cout << endl; // 查找 auto find = um.find("sort"); if (find != um.end()) { cout << find->first << "找到了！" << endl; } else { cout << "没有找到！" << endl; } cout << endl; // 删除 um.erase("left"); for (auto e : um) { cout << e.first << ":" << e.second << endl; } } int main() { test_unordered_map(); return 0; }

3、支持冗余的版本：unordered_multiset/unordered_multimap

与 multiset/multimap 类似，支持 key 重复：

• unordered_multiset：允许相同 key重复插入，遍历无序；
• unordered_multimap：允许相同 key重复插入，不支持 [] 运算符（key 不唯一）；
• 核心差异：无去重机制，其他接口与 unordered_map/unordered_set 一致。

三. 关键差异：unordered 系列 VS map/set

四、unordered_set和set的性能实测

测试代码（核心逻辑）：

#include<iostream> #include <unordered_set> #include <unordered_map> #include <set> using namespace std; //unordered_set和set的性能测试 void test() { const size_t N = 1000000; unordered_set<int> us; set<int> s; vector<int> v; v.reserve(N); srand(time(0)); for (size_t i = 0; i < N; ++i) { v.push_back(rand()); // N比较大时，重复值比较多 //v.push_back(rand() + i); // 重复值相对少 //v.push_back(i); // 没有重复，有序 } size_t begin1 = clock(); for (auto e : v) { s.insert(e); } size_t end1 = clock(); cout << "set insert:" << end1 - begin1 << "ms" << endl; size_t begin2 = clock(); us.reserve(N); for (auto e : v) { us.insert(e); } size_t end2 = clock(); cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << "ms" << endl << endl; int m1 = 0; size_t begin3 = clock(); for (auto e : v) { auto ret = s.find(e); if (ret != s.end()) { ++m1; } } size_t end3 = clock(); cout << "set find:" << end3 - begin3 << "->" << m1 << endl; int m2 = 0; size_t begin4 = clock(); for (auto e : v) { auto ret = us.find(e); if (ret != us.end()) { ++m2; } } size_t end4 = clock(); cout << "unorered_set find:" << end4 - begin4 << "->" << m2 << endl; cout << "插入数据个数：" << s.size() << endl; cout << "插入数据个数：" << us.size() << endl << endl; size_t begin5 = clock(); for (auto e : v) { s.erase(e); } size_t end5 = clock(); cout << "set erase:" << end5 - begin5 << "ms" << endl; size_t begin6 = clock(); for (auto e : v) { us.erase(e); } size_t end6 = clock(); cout << "unordered_set erase:" << end6 - begin6 << "ms" << endl << endl; } int main() { test(); return 0; }

三组测试结果：

（1）N比较大且重复值比较多：

（2）N比较大且重复值相对少：

（3）N比较大且没有重复，有序：

关键结论：

• unordered 系列在插入、查找、删除场景下均显著快于 map/set，尤其是高频查询场景；
• unordered 系列使用时建议先用reserve(N)预分配空间，避免频繁扩容导致性能下降；
• 数据量越小，性能差距越不明显；数据量越大，unordered 系列的优势越突出；数据有序时，unoredered系列的插入效率没 set 高。

结束语

到此，unordered_set和unordered_map的使用介绍就讲解完了。
unordered_map/unordered_set 的核心价值是 “以空间换时间”，用哈希表的结构实现 O (1) 平均效率，完美适配高频查询场景；而 map/set 则以 “有序 + 稳定” 为核心优势，适合需要排序或空间敏感的场景。两者的接口高度兼容，切换成本极低，实际使用开发中可根据 “是否需要有序” 和 “查询频率” 快速决策。希望对大家学习C++能有所收获！

C++参考文档：
https://legacy.cplusplus.com/reference/
https://zh.cppreference.com/w/cpp
https://en.cppreference.com/w/