UTHash使用教程

UTHash使用教程

快速入门

想快速入门该模块请访问：介绍，数据接口，示例代码

介绍

Hash ：散列，通过关于键值(key)的函数，将数据映射到内存存储中一个位置来访问。这个过程叫做Hash，这个映射函数称做散列函数，存放记录的数组称做散列表(Hash Table),又叫哈希表。

C语言中没有专门的hash处理函数，因此通常采用第三方编写的库 —— uthash。

uthash是一个使用宏定义处理的C语言哈希表头文件。因此添加uthash只需要 #include “uthash.h” 即可完成高效hash操作。

一般采用hash表时，都是希望对某一组数据结构进行高效的增删改查

  • 源码github官网：https://github.com/troydhanson/uthash
  • 官方教程官网：https://troydhanson.github.io/uthash/
  • 官方参考示例：uthash-master/tests/example.c
  • 如果找不到示例代码，也可以参考这个博主摘抄的示例，也来自官方示例https://blog.csdn.net/fan_h_l/article/details/107241520

数据接口

1. 定义hash结构

假设我们要定义一个{ key : value } 为 { id : data }的哈希表，则需要按如下方式进行定义。

typedef struct example_user_t {int id;int data;UT_hash_handle hh;
} example_user_t;

2. 接口介绍INT类型的接口（宏）

uthash的接口都是宏定义，因此需要了解每个入参到底是变量还是转义标识符。

首先介绍几个概念便于后续理解：

  • 哈希结构 - 代表上文的example_user_t结构体
  • 哈希键变量 - 代表上文 int id 中的id
  • 哈希键变量的值 - 若上文 int id = 8，那么8就是这个值
  • 哈希值变量 - 代表上文的 int data
  • 哈希值变量的值 - 代表上文 data的实际值
  • 哈希头 - 通常完成一个哈希表的创建后，需要有个哈希头进行索引，每个哈希宏也都需要传入这个参数，通常成为head
  • 哈希键值对 - 表示哈希结构申明的指针变量，例如 example_user_t *user;
宏名用法含义
HASH_ADD_INTusage:[ HASH_ADD_INT(head, id, user) ]在head增加一个INT键变量id所对应的键值对结构，该结构内容为user
HASH_FIND_INTusage:[ HASH_FIND_INT(head, &user_id, user) ]在head查找INT类型键变量的值user_id所对应的键值对结构user
HASH_DELusage:[ HASH_DEL(head, user)]删除head中，键值对结构为user的键值对结构

uthash INT 示例代码：学生管理系统

1. 整体思路如下

  • 创建一个哈稀表完成 int 类型到 StudentInfo 结构体的映射。即 { int: StudentInfo };

  • 实现CRUD增删改查功能

2. 结构设计

// 既然使用hash表，首先，建立哈希表结构体[int, StudentInfo, UT_hash_handle]
// UT_hash_handle 是建立哈希索引和调用哈希宏所必须的结构体
// 再增加StudentInfo结构体，本案例的内容只有name 和 examPerform，名字和成绩，这可以根据应用场景需要进行额外增加。
// 最后建立g_Class的全局变量用于存放哈希表表头。
typedef struct StudentInfo {char name[50];int examPerform;
} StudentInfo;typedef struct peopleManger_int {int id;StudentInfo *stuInfo;UT_hash_handle hh;
} peopleManger_int;/* 全局变量作为哈稀表 */
peopleManger_int *g_Class;

3. uthash函数封装

// 因为我们哈希表的键为int型。因此用到的核心宏是
// HASH_ADD_INT   usage:[ HASH_ADD_INT(哈希表头，键变量名，当前增加哈希结构)]
// HASH_FIND_INT  usage:[ HASH_FIND_INT(哈希表头，键变量的值，用于存放当前当前增加哈希结构)]
// HASH_DEL       usage:[ HASH_DEL(哈希表头，需要删除的值变量的指针)]
// -------------------------------------------------------------------------------------
// 这里的 **item 是外部申明的值变量指针，在内部进行申请内存，因此需要采用双指针表示地址的形式。
static void __createStudent(peopleManger_int **item, int stuID)
{*item = (peopleManger_int *)malloc(sizeof(peopleManger_int));(*item)->id = stuID;HASH_ADD_INT(g_Class, id, *item);}// 这里可以看出，查找HASH_FIND_INT时候，通常会先申请一个空的哈希结构item，然后将全局哈希头中键变量ID的对应的hash结构传给item
static peopleManger_int * __findStudent(int stuID)
{peopleManger_int *item = NULL;HASH_FIND_INT(g_Class, &stuID, item);return item;
}// 哈希删除之后需要释放堆上的空间。
static void __deleteStudent(peopleManger_int *item)
{HASH_DEL(g_Class, item);free(item->stuInfo);free(item);
}

4. 增删改查

// 基于上述封装函数我们可以完成增删改查四个接口
/* 增 */
int pm_createStudent(int stuID, char *stuName, int exam)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem != NULL) {printf("has student already, please use update\n");return -1;}__createStudent(&pmHashItem, stuID);/* 学生信息的填充 */pmHashItem->stuInfo = (StudentInfo *)malloc(sizeof(StudentInfo));memcpy(pmHashItem->stuInfo->name, stuName, sizeof(char) * (strlen(stuName) + 1));pmHashItem->stuInfo->examPerform = exam;return 0;
}/* 删 */
int pm_deleteStudent(int stuID)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("can not find item: %d\n", stuID);return -1;}__deleteStudent(pmHashItem);printf("stuID %d delete successfully\n");return 0;
}/* 改 */
int pm_updateStudent(int stuID, char *stuName, int exam)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("dont have student already, please use create\n");return -1;}pmHashItem->id = stuID;memset(pmHashItem->stuInfo->name, 0, sizeof(char) * 50);memcpy(pmHashItem->stuInfo->name, stuName, sizeof(char) * (strlen(stuName) + 1));pmHashItem->stuInfo->examPerform = exam;return 0;
}/* 查找 */
int pm_readStudent(int stuID)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("can not find item: %d\n", stuID);return -1;}printf("stu id: %d  | ", pmHashItem->id);printf("stu name: %s | ", pmHashItem->stuInfo->name);printf("stu exam: %d\n", pmHashItem->stuInfo->examPerform);return 0;
}

5.遍历打印所有元素

void pm_printStudentName()
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;for (pmHashItem = g_Class; pmHashItem != NULL; pmHashItem = (peopleManger_int *)(pmHashItem->hh.next)) {printf("stu %d, name %s, exam = %d\n", pmHashItem->id, pmHashItem->stuInfo->name, pmHashItem->stuInfo->examPerform);}
}

6. 完整代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include "uthash.h"typedef struct StudentInfo {char name[50];int examPerform;
} StudentInfo;typedef struct peopleManger_int {int id;StudentInfo *stuInfo;UT_hash_handle hh;
} peopleManger_int;/* 全局变量作为哈稀表 */
peopleManger_int *g_Class;static void __createStudent(peopleManger_int **item, int stuID)
{*item = (peopleManger_int *)malloc(sizeof(peopleManger_int));(*item)->id = stuID;HASH_ADD_INT(g_Class, id, *item);}static peopleManger_int * __findStudent(int stuID)
{peopleManger_int *item = NULL;HASH_FIND_INT(g_Class, &stuID, item);return item;
}static void __deleteStudent(peopleManger_int *item)
{HASH_DEL(g_Class, item);free(item->stuInfo);free(item);
}/* 增 */
int pm_createStudent(int stuID, char *stuName, int exam)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem != NULL) {printf("has student already, please use update\n");return -2;}__createStudent(&pmHashItem, stuID);pmHashItem->stuInfo = (StudentInfo *)malloc(sizeof(StudentInfo));memcpy(pmHashItem->stuInfo->name, stuName, sizeof(char) * (strlen(stuName) + 1));pmHashItem->stuInfo->examPerform = exam;return 0;
}/* 删 */
int pm_deleteStudent(int stuID)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("can not find item: %d\n", stuID);return -1;}__deleteStudent(pmHashItem);printf("stuID %d delete successfully\n");return 0;
}/* 改 */
int pm_updateStudent(int stuID, char *stuName, int exam)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("dont have student already, please use create\n");return -2;}pmHashItem->id = stuID;memset(pmHashItem->stuInfo->name, 0, sizeof(char) * 50);memcpy(pmHashItem->stuInfo->name, stuName, sizeof(char) * (strlen(stuName) + 1));pmHashItem->stuInfo->examPerform = exam;return 0;
}/* 查找 */
int pm_readStudent(int stuID)
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;pmHashItem = __findStudent(stuID);if (pmHashItem == NULL) {printf("can not find item: %d\n", stuID);return -1;}printf("stu id: %d  | ", pmHashItem->id);printf("stu name: %s | ", pmHashItem->stuInfo->name);printf("stu exam: %d\n", pmHashItem->stuInfo->examPerform);return 0;
}void pm_printStudentName()
{peopleManger_int *pmHashItem = NULL;for (pmHashItem = g_Class; pmHashItem != NULL; pmHashItem = (peopleManger_int *)(pmHashItem->hh.next)) {printf("stu %d, name %s, exam = %d\n", pmHashItem->id, pmHashItem->stuInfo->name, pmHashItem->stuInfo->examPerform);}
}int main()
{int i;peopleManger_int *stu = NULL;/* create elements */printf("-----create element-----\n");for(i = 0; i < 10; i++) {char name[10] = "a_xiao";name[0] = 'a' + i;printf("here");pm_createStudent(i, name, 90 + i);}printf("-----read element-----\n");for(stu=g_Class; stu != NULL; stu=(peopleManger_int *)(stu->hh.next)) {printf("stu %d, name %s, exam = %d\n", stu->id, stu->stuInfo->name, stu->stuInfo->examPerform);}printf("delete a, go over\n");pm_deleteStudent(0);printf("-----read element-----\n");pm_printStudentName();pm_updateStudent(1, "xiaoming", 99);pm_updateStudent(0, "xiaohua", 99);pm_readStudent(1);pm_readStudent(0);return 0;
}

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