C++でユーザー定義クラス・構造体のunordered_setを作成する方法

このチュートリアルでは、C++においてユーザー定義のクラスや構造体を要素とする std::unordered_set を作成する方法について解説します。

通常の int や string などの基本型であれば、標準ライブラリがハッシュ関数を提供しているため、そのまま unordered_set を利用できます。しかし、独自に定義した構造体やクラスにはデフォルトのハッシュ関数が存在しないため、等価比較用の演算子（operator==）とカスタムハッシュ関数を自分で実装する必要があります。

実装の手順

具体的には以下の2つを準備します。

1. operator== のオーバーロード： 要素同士が同一かどうかを判定するために必須です。constメンバ関数として定義します。
2. ハッシュ関数クラス（ファンクタ）： operator() をオーバーロードし、オブジェクトから size_t 型のハッシュ値を返すようにします。

サンプルコード

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// ユーザー定義の構造体
struct Test {
    int id;
    // 等価比較演算子のオーバーロード
    bool operator==(const Test& t) const {
        return (this->id == t.id);
    }
};

// ハッシュ関数を提供するクラス
class MyHashFunction {
public:
    size_t operator()(const Test& t) const {
        return t.id;  // idをハッシュ値として使用
    }
};

int main() {
    Test t1 = { 110 }, t2 = { 102 }, t3 = { 101 }, t4 = { 115 };

    // カスタムハッシュ関数を指定してunordered_setを定義
    unordered_set<Test, MyHashFunction> us;

    us.insert(t1);
    us.insert(t2);
    us.insert(t3);
    us.insert(t4);

    for (auto e : us) {
        cout << e.id << " ";
    }
    return 0;
}

実行結果

115 101 110 102

コードのポイント解説

• unordered_set<Test, MyHashFunction> のように、第2テンプレート引数にカスタムハッシュ関数を渡すのがポイントです。
• operator== を定義しない場合、要素の重複チェックができずコンパイルエラーになります。
• ハッシュ値は size_t 型で返す必要があります。ここでは単純に id の値をそのまま使っていますが、複数のメンバ変数を持つ場合は、各値を組み合わせた計算（例：XORや乗算の組み合わせ）を行うことで衝突を減らせます。

代替手段：std::hashの特殊化

カスタムハッシュクラスを作る代わりに、std::hash<Test> を特殊化して標準のハッシュとして登録する方法もあります。この場合は unordered_set<Test> と書くだけで済むようになります。用途に応じて使い分けると良いでしょう。