libcuckoo 介紹和使用指南

libcuckoo 是一個高性能、并發的 C++ 哈希表實現

什么是 libcuckoo？

libcuckoo 是一個高性能、并發的 C++ 哈希表實現，基于布谷鳥哈希(Cuckoo Hashing)算法。它是一個開源庫，專為多線程環境設計，提供了出色的并發性能。

主要特點

1. 高并發性：支持多線程同時讀寫操作
2. 無鎖設計：使用細粒度鎖而非全局鎖，提高并發性能
3. 內存效率：比傳統哈希表更節省內存
4. 高性能：在各種工作負載下表現優異
5. 可擴展性：隨著核心數增加性能線性提升

安裝方法

從源碼安裝

1. 克隆倉庫：

   git clone https://github.com/efficient/libcuckoo.git
   

2. 包含頭文件：

   #include <libcuckoo/cuckoohash_map.hh>
   

3. 編譯時需要包含頭文件路徑：

   g++ -std=c++11 -I/path/to/libcuckoo your_program.cpp -o your_program
   

基本使用方法

創建哈希表

#include <libcuckoo/cuckoohash_map.hh>
#include <iostream>
#include <string>int main() {// 創建一個字符串到整數的哈希表cuckoohash_map<std::string, int> my_map;// 插入元素my_map.insert("apple", 5);my_map.insert("banana", 3);// 查找元素int value;if (my_map.find("apple", value)) {std::cout << "apple: " << value << std::endl;}// 更新元素my_map.update("apple", 6);// 刪除元素my_map.erase("banana");return 0;
}

并發操作示例

#include <libcuckoo/cuckoohash_map.hh>
#include <thread>
#include <vector>cuckoohash_map<int, int> concurrent_map;void insert_work(int start, int end) {for (int i = start; i < end; ++i) {concurrent_map.insert(i, i * 10);}
}int main() {std::vector<std::thread> threads;int num_threads = 4;int items_per_thread = 1000;for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {threads.emplace_back(insert_work, i * items_per_thread, (i + 1) * items_per_thread);}for (auto& t : threads) {t.join();}// 現在concurrent_map中有4000個元素return 0;
}

高級功能

自定義哈希函數和比較函數

struct MyHash {size_t operator()(const std::string& key) const {return std::hash<std::string>()(key);}
};struct MyEqual {bool operator()(const std::string& lhs, const std::string& rhs) const {return lhs == rhs;}
};cuckoohash_map<std::string, int, MyHash, MyEqual> custom_map;

更新操作

// 如果鍵存在則更新，否則插入
my_map.upsert("apple", [](int& val) { val++; }, // 更新函數1); // 如果鍵不存在，插入的值

大小和統計信息

std::cout << "Size: " << my_map.size() << std::endl;
auto stats = my_map.hashpower_stats();
std::cout << "Hashpower: " << stats.hashpower << std::endl;

性能考慮

1. 負載因子：libcuckoo 在負載因子較高時性能更好
2. 哈希函數：選擇一個分布均勻的哈希函數很重要
3. 擴容：表會自動擴容，但擴容操作可能影響性能

適用場景

• 高并發讀寫環境
• 需要低延遲的應用程序
• 內存受限但需要高性能哈希表的場景

注意事項

1. libcuckoo 不支持迭代器，因為并發環境下迭代器難以實現
2. 鍵和值類型需要是可拷貝的
3. 對于小數據集，可能不如標準庫的 unordered_map 高效

libcuckoo 是一個強大的并發哈希表實現，特別適合多線程環境下的高性能需求場景。