TMap

在 TArray 之后，虚幻引擎 4（UE4）中最常用的容器是 TMap。此容器是一个关联式容器，意味着每个键均拥有一个关联值，可通过键高效地查找值对象。

存在两种映射类型：TMap 和 TMultiMap。TMap 的键为唯一。键已存在时插入一个新的键值对将导致现有的对被替代。TMultiMap 的键不为唯一，因此新添加的对不会替代现有的对。

TMap

TMap 主要由两个类型定义 - 键类型和值类型 - 作为关联对存储在映射中。将这些对作为映射的元素类型参考十分便利，就像是个体对象一样。在此文档中，元素为一个键值对，而个体元素会作为元素的键或元素的值被参考。元素类型实际上是一个 TPair< KeyType, ElementType >，但它很少需要直接参考 TPair 类型。

和 TArray 一样，TMap 是同构容器，因此其所有元素完全为相同类型。TMap 也是值类型，支持常规复制、赋值和析构函数操作，以及其元素较强的所有权。映射被销毁时，其元素也将被销毁。键类型和值类型也必须为值类型。

TMap 是散列容器，意味着键类型必须支持 GetTypeHash 函数并提供一个运算符 ==，对键的相等性进行对比。稍后将详细讨论散列。

TMap 还可通过任选分配器控制内存分配行为。标准 UE4 分配器（如 FHeapAllocator、TInlineAllocator）无法被用作 TMap 的分配器。应使用标准 UE4 分配器进行散列和元素存储，而不使用定义映射使用散列桶数量的集分配器。欲知详情，请查阅 TSetAllocator。

最终的 TMap 模板参数为 KeyFuncs，它将告知映射如何从元素类获得键、如何对比两个键的相等性、如何散列键。它们默认只返回引用到键，使用运算符 == 对比相等性，使用非成员 GetTypeHash 函数进行散列。如您的键类型支持这些函数，它将作为映射键使用，无需提供自定义 KeyFuncs。

与 TArray 不同，内存中 TMap 元素的相对排序不可被依赖，元素上迭代返回的顺序可能与它们的添加顺序不同。元素在内存中不太可能被持续排列。映射的备份数据结构是稀疏阵列，带有洞。元素从映射移除后，稀疏阵列中将出现洞。之后添加的元素将填充这些洞。然而，即使 TMap 不移动元素填充洞穴，指向映射元素的指针仍然可能被无效化，因为整体存储为满时添加新元素会重新对整体存储进行分配。

创建并填充映射

可如此创建 TMap：

TMap<int32, FString> FruitMap;

这会创建一个空白的 TMap，把整数映射到字符串。我们指定的并非是分配器或 KeyFuncs，因此映射将执行标准堆分配；使用 == 对键（int32）进行对比，并使用 GetTypeHash 进行散列。此时尚未分配内存。

填入映射的标准方法是使用 Add 函数并提供一个键和值：

FruitMap.Add(5, TEXT("Banana"));
FruitMap.Add(2, TEXT("Grapefruit"));
FruitMap.Add(7, TEXT("Pineapple"));
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Banana"     },
//  { Key:2, Value:"Grapefruit" },
//  { Key:7, Value:"Pineapple"  }
// ]

此处列出的元素按插入排序，但这些元素的排序不存在绝对保证。对于新映射而言，它们可能以插入排序。但映射受支配的插入和移除越多，新元素不出现在末端的可能性越大。

这不是 TMultiMap，因此键不保证为唯一。如尝试添加复制键，会发生以下情况：

FruitMap.Add(2, TEXT("Pear"));
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Banana"    },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" }
// ]

映射仍然包含 3 个元素，但之前键值为 2 的“Grapefruit”已被“Pear”替代。

Add 函数被重载，以接受不带值的键。如只提供了一个键，数值将被默认构建：

FruitMap.Add(4);
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Banana"    },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:""          }
// ]

和 TArray 一样，我们还可使用 Emplace 代替 Add，避免插入映射时创建出临时文件：

FruitMap.Emplace(3, TEXT("Orange"));
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Banana"    },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:""          },
//  { Key:3, Value:"Orange"    }
// ]

在此，两个参数分别被直接传到键类型和值类型的构建函数。这对此处的 int32 并无真正效果，但它能避免创建值的临时 FString。和 TArray 不同，只可通过单一参数构建函数将元素安放到映射中。

使用 Append 函数进行合并即可插入来自另一个映射的所有元素：

TMap<int32, FString> FruitMap2;
FruitMap2.Emplace(4, TEXT("Kiwi"));
FruitMap2.Emplace(9, TEXT("Melon"));
FruitMap2.Emplace(5, TEXT("Mango"));
FruitMap.Append(FruitMap2);
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"     },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"      },
//  { Key:3, Value:"Orange"    },
//  { Key:9, Value:"Melon"     }
// ]

此处生成的映射和使用 Add/Emplace 进行单个添加相等，因此来自源映射的复制键会替代目标映射中的键。

迭代

TMap 的迭代与 TArray 相似。可使用 C++ 的 ranged-for 功能，注意元素类型是 TPair：

for (auto& Elem :FruitMap)
{
    FPlatformMisc::LocalPrint(
        *FString::Printf(
            TEXT("(%d, \"%s\")\n"),
            Elem.Key,
            *Elem.Value
        ）
    );
}
// Output:
// (5, "Mango")
// (2, "Pear")
// (7, "Pineapple")
// (4, "Kiwi")
// (3, "Orange")
// (9, "Melon")

映射还提供其自身的迭代器类型，以便对迭代进行更直接的控制。CreateIterator 函数提供对元素的读写访问，CreateConstIterator 函数提供只读访问。迭代器对象自身提供 Key() 和 Value() 函数进行键和值访问。代码中可使用任意形式：

for (auto It = FruitMap.CreateConstIterator(); It; ++It)
{
    FPlatformMisc::LocalPrint(
        *FString::Printf(
            TEXT("(%d, \"%s\")\n"),
            It.Key(),   // same as It->Key
            *It.Value() // same as *It->Value
        ）
    );
}

查询

使用 Num 函数可询问映射保存的元素数量：

int32 Count = FruitMap.Num();
// Count == 6

可结合键使用索引运算符 []，获得给定键相关数值的引用。在非常量映射上调用运算符 [] 将返回非常量引用，而在常量映射上调用将返回常量引用。如键不存在，将出现断言：

FString Val7 = FruitMap[7];
// Val7 == "Pineapple"
FString Val8 = FruitMap[8]; // assert!

可使用 Contains 函数进行检查，确定特定键是否存在于映射中：

bool bHas7 = FruitMap.Contains(7);
bool bHas8 = FruitMap.Contains(8);
// bHas7 == true
// bHas8 == false

多数情况下，查找元素无需知晓键是否存在。使用后面带操作符 [] 的 Contains 函数将进行键的双重查找，最好不要进行此操作。使用 Find函数可进行单一查找，返回指向找到元素数值的指针，而非引用；键不存在时，将返回 null。

FString* Ptr7 = FruitMap.Find(7);
FString* Ptr8 = FruitMap.Find(8);
// *Ptr7 == "Pineapple"
//  Ptr8 == nullptr

如在常量映射上调用，返回的指针也将为常量。

FindOrAdd 函数将搜索给定键并返回引用到关联值；如键不存在，则在返回引用前将添加默认构建的值。因可能需要添加，此函数无法在常量映射上被调用：

FString& Ref7 = FruitMap.FindOrAdd(7);
// Ref7     == "Pineapple"
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"     },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"      },
//  { Key:3, Value:"Orange"    },
//  { Key:9, Value:"Melon"     }
// ]
FString& Ref8 = FruitMap.FindOrAdd(8);
// Ref8     == ""
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"     },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"      },
//  { Key:3, Value:"Orange"    },
//  { Key:9, Value:"Melon"     },
//  { Key:8, Value:""          }
// ]

注意：如已发生重新分配，此处的 Ref7 引用可能已被 FruitMap.FindOrAdd(8) 的调用无效化。

无视 FindRef 函数的名称，因为它搜索键返回的是值，而非引用。如找到键，则返回关联值的副本；如未找到，则返回默认构建值类型。这会导致和 FindOrAdd 相似的行为，但因 FindRef 函数返回的是值而非引用，映射将不会被修改，因此可在常量对象上被调用：

FString Val7 = FruitMap.FindRef(7);
FString Val6 = FruitMap.FindRef(6);
// Val7     == "Pineapple"
// Val6     == ""
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"     },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"      },
//  { Key:3, Value:"Orange"    },
//  { Key:9, Value:"Melon"     },
//  { Key:8, Value:""          }
// ]

FindKey 函数允许执行逆向查找（找到键给定值）。使用该函数时需注意，因为值和键不同，不会被散列。因此键查找是线性操作。此外，数值不保证为唯一。因此，如映射包含重复值，键返回的特定值为任意的。

const int32* KeyMangoPtr   = FruitMap.FindKey(TEXT("Mango"));
const int32* KeyKumquatPtr = FruitMap.FindKey(TEXT("Kumquat"));
// *KeyMangoPtr   == 5
//  KeyKumquatPtr == nullptr

GenerateKeyArray 和 GenerateValueArray 函数分别允许以全部键和值的副本对阵列进行填入。在两种情况下，被传递的阵列在填入前会被清空，因此元素的生成数量将始终等于映射中的元素数量。

TArray<int32>   FruitKeys;
TArray<FString> FruitValues;
FruitKeys.Add(999);
FruitKeys.Add(123);
FruitMap.GenerateKeyArray  (FruitKeys);
FruitMap.GenerateValueArray(FruitValues);
// FruitKeys   == [ 5,2,7,4,3,9,8 ]
// FruitValues == [ "Mango","Pear","Pineapple","Kiwi","Orange",
//                  "Melon","" ]

移除

使用 Remove 函数并提供要删除的元素键即可将元素从映射移除：

FruitMap.Remove(8);
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"     },
//  { Key:2, Value:"Pear"      },
//  { Key:7, Value:"Pineapple" },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"      },
//  { Key:3, Value:"Orange"    },
//  { Key:9, Value:"Melon"     }
// ]

移除元素将在数据结构（在 Visual Studio 的观察窗口中可视化映射时可看到）中留下洞，但为保证清晰性，此处将忽略洞。

FindAndRemoveChecked 函数可用于移除元素，并返回关联值。名称中的 checked 部分意味着将检查键是否存在。如不存在，则断言：

FString Removed7 = FruitMap.FindAndRemoveChecked(7);
// Removed7 == "Pineapple"
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:2, Value:"Pear"   },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:3, Value:"Orange" },
//  { Key:9, Value:"Melon"  }
// ]

FString Removed8 = FruitMap.FindAndRemoveChecked(8); // assert!

RemoveAndCopyValue 函数作用相似，但会引用将被传出的值类型，并返布尔型说明键是否已找到。它可结合缺失键使用，不会出现运行时错误。如未找到键，调用将返回 false，传递对象和映射保持不变：

FString Removed;
bool bFound2 = FruitMap.RemoveAndCopyValue(2, Removed);
// bFound2  == true
// Removed  == "Pear"
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:3, Value:"Orange" },
//  { Key:9, Value:"Melon"  }
// ]
bool bFound8 = FruitMap.RemoveAndCopyValue(8, Removed);
// bFound8  == false
// Removed  == "Pear", i.e. unchanged
// FruitMap == [
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:3, Value:"Orange" },
//  { Key:9, Value:"Melon"  }
// ]

最后，使用 Empty 函数可将所有元素移除：

TMap<int32, FString> FruitMapCopy = FruitMap;
// FruitMapCopy == [
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:3, Value:"Orange" },
//  { Key:9, Value:"Melon"  }
// ]

FruitMapCopy.Empty();
// FruitMapCopy == []

和 TArray 一样，Empty 接受任选的 slack 值。以给定数量的元素重新填入映射时，此值可用于优化。

排序

可对 TMap 进行临时排序。映射上的下次迭代将以排序顺序展示元素，之后对映射进行的修改可能导致映射重新排序。排序并不稳定，因此相等元素可能以各种排列方式出现。

使用 KeySort 和 ValueSort 函数可分别按键和值进行排序，两个函数均接受二元谓词指定排序顺序：

FruitMap.KeySort([](int32 A, int32 B) {
    return A > B; // sort keys in reverse
});
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Melon"  },
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:3, Value:"Orange" }
// ]

FruitMap.ValueSort([](const FString& A, const FString& B) {
    return A.Len() < B.Len(); // sort strings by length
});
// FruitMap == [
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:9, Value:"Melon"  },
//  { Key:3, Value:"Orange" }
// ]

运算符

和 TArray 一样，TMap 是常规值类型，可通过标准复制构建函数或赋值运算符进行复制。因映射严格拥有其元素，映射复制为深，因此新映射将拥有其自身的元素副本：

TMap<int32, FString> NewMap = FruitMap;
NewMap[5] = "Apple";
NewMap.Remove(3);
// FruitMap == [
//  { Key:4, Value:"Kiwi"   },
//  { Key:5, Value:"Mango"  },
//  { Key:9, Value:"Melon"  },
//  { Key:3, Value:"Orange" }
// ]
// NewMap == [
//  { Key:4, Value:"Kiwi"  },
//  { Key:5, Value:"Apple" },
//  { Key:9, Value:"Melon" }
// ]

TMap 还支持移动语意。使用 MoveTemp 函数可调用此语意。在移动后，源映射将保证为空：

FruitMap = MoveTemp(NewMap);
// FruitMap == [
//  { Key:4, Value:"Kiwi"  },
//  { Key:5, Value:"Apple" },
//  { Key:9, Value:"Melon" }
// ]
// NewMap == []

Slack

TMap 也拥有 slack 的概念，可用于优化映射的填入。Reset 与 Empty() 调用作用相似，但不会释放元素之前使用的内存。

FruitMap.Reset();
// FruitMap == [<invalid>, <invalid>, <invalid>]

此处映射按照 Empty 相同的方式进行清空，但用于储存的内存不会被释放，仍为 slack。

TMap 不会像 TArray::Max() 一样提供检查预分配元素的数量，但仍然支持预分配 slack。Reserve 函数可用于在添加之前预分配特定数量元素的 slack。

FruitMap.Reserve(10);
for (int32 i = 0; i != 10; ++i)
{
    FruitMap.Add(i, FString::Printf(TEXT("Fruit%d"), i));
}
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Fruit9" },
//  { Key:8, Value:"Fruit8" },
//  ...
//  { Key:1, Value:"Fruit1" },
//  { Key:0, Value:"Fruit0" }
// ]

注意：Slack 会导致新元素以倒序被添加。这是为什么不可信赖映射中元素排序的原因。

Shrink 函数和 TArray 中相等函数的相同之处是 - 它将从容器末端移除被废弃的 slack。然而，因为 TMap 允许其数据结构中存在洞，这只会从遗留在结构末端的洞上移除 slack。

for (int32 i = 0; i != 10; i += 2)
{
    FruitMap.Remove(i);
}
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Fruit9" },
//  <invalid>,
//  { Key:7, Value:"Fruit7" },
//  <invalid>,
//  { Key:5, Value:"Fruit5" },
//  <invalid>,
//  { Key:3, Value:"Fruit3" },
//  <invalid>,
//  { Key:1, Value:"Fruit1" },
//  <invalid>
// ]
FruitMap.Shrink();
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Fruit9" },
//  <invalid>,
//  { Key:7, Value:"Fruit7" },
//  <invalid>,
//  { Key:5, Value:"Fruit5" },
//  <invalid>,
//  { Key:3, Value:"Fruit3" },
//  <invalid>,
//  { Key:1, Value:"Fruit1" }
// ]

注意：只有一个无效元素已从 Shrink 调用移除，因为末端只有一个洞。Compact 函数可用于在缩小前移除所有洞。

FruitMap.Compact();
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Fruit9" },
//  { Key:7, Value:"Fruit7" },
//  { Key:5, Value:"Fruit5" },
//  { Key:3, Value:"Fruit3" },
//  { Key:1, Value:"Fruit1" },
//  <invalid>,
//  <invalid>,
//  <invalid>,
//  <invalid>
// ]
FruitMap.Shrink();
// FruitMap == [
//  { Key:9, Value:"Fruit9" },
//  { Key:7, Value:"Fruit7" },
//  { Key:5, Value:"Fruit5" },
//  { Key:3, Value:"Fruit3" },
//  { Key:1, Value:"Fruit1" }
// ]

KeyFuncs

只要类型拥有一个运算符 == 和一个非成员 GetTypeHash 重载，则可被用作 TMap 的一个 KeyType，无需进行任何修改。然而，不便于重载这些函数时可将类型作为键使用。在这些情况下，您可提供自定义的 KeyFuncs。

KeyFuncs 需要 2 个 typedefs 和 3 个静态函数的定义：

  • KeyInitType - 用于传递键

  • ElementInitType - 用于传递元素

  • KeyInitType GetSetKey(ElementInitType Element) - 返回元素的键。

  • bool Matches(KeyInitType A, KeyInitType B) - 返回 A 和 B 是否相等。

  • uint32 GetKeyHash(KeyInitType Key) - 返回键的散列值。

KeyInitType 和 ElementInitType 是键类型和元素类型普通传递惯例的 typedefs。它们通常为浅显类型的一个值和非浅显类型的一个常量引用。需牢记：映射的元素类型为 TPair。

自定义 KeyFuncs 的实例如下：

struct FMyStruct
{
    // String which identifies our key
    FString UniqueID;

    // Some state which doesn't affect struct identity
    float SomeFloat;

    explicit FMyStruct(float InFloat)
        :UniqueID (FGuid::NewGuid().ToString())
        , SomeFloat(InFloat)
    {
    }
};
template <typename ValueType>
struct TMyStructMapKeyFuncs :
    BaseKeyFuncs<
        TPair<FMyStruct, ValueType>,
        FString
    >
{
private:
    typedef BaseKeyFuncs<
        TPair<FMyStruct, ValueType>,
        FString
    > Super;

public:
    typedef typename Super::ElementInitType ElementInitType;
    typedef typename Super::KeyInitType     KeyInitType;

    static KeyInitType GetSetKey(ElementInitType Element)
    {
        return Element.Key.UniqueID;
    }

    static bool Matches(KeyInitType A, KeyInitType B)
    {
        return A.Compare(B, ESearchCase::CaseSensitive) == 0;
    }

    static uint32 GetKeyHash(KeyInitType Key)
    {
        return FCrc::StrCrc32(*Key);
    }
};

此处类型拥有一个唯一辨识符将作为其状态的部分，但还存在一些对辨识其身份没有帮助的其他状态。GetTypeHash 和运算符 == 不适合在此使用。因为它会使运算符 == 忽略部分状态，而且 GetTypeHash 需要和运算符 == 相匹配；如运算符 == 已被正确定义，则无法进行。然而，出于在映射中识别此类型的目的，我们可只使用状态的 UniqueID。

最后，我们将继承 BaseKeyFuncs，因为它有助于为我们进行一些内容的定义，包括 KeyInitType 和 ElementInitType。直接将它们从 Super 拉到派生类中，以便在实现的剩余部分中使用。

BaseKeyFuncs 接受两个模板参数：映射的元素类和键的类型（从 GetSetKey 返回的对象）。和所有的映射一样，元素类型是 TPair，接受 FMyStruct 作为其 KeyType、接受 TMyStructMapKeyFuncs 的模板参数作为其 ValueType。我们使替代 KeyFuncs 成为模板，使 ValueType 以每个函数为基础进行指定；每次创建 FMyStruct 上有键的 TMap 时，均无需对新的 KeyFuncs 进行定义。第二个 BaseKeyFuncs 参数是键类型，不要将其与 TPair 的“KeyType”混淆。此 KeyType 存储在元素的键区中。需要将 FMyStruct::UniqueID 作为键使用，因此我们需要在此处指定 FString。

然后对所需要的 3 个 KeyFuncs 静态函数进行指定。第一个是 GetSetKey，被给定一个元素类型，将返回键。我们的元素类型是 TPair，key 是 UniqueID，因此我们将直接返回。

第二个静态函数是 Matches，它接受两个元素的键（已使用 GetSetKey 从元素类型中提取），然后将它们进行比较，确定是否为相等。FString 的运算符 == 不区分大小写，但我们需要执行区分大小写的搜索，因此应结合适当的选项使用 FString::Compare 函数。

最后，GetKeyHash 静态函数接受提取键，并返回一个它的散列值。再次提醒，FString 的 GetTypeHash 行为会忽略大小写，因此我们调用一个区分大小写的 FCrc 函数进行散列的计算。

现在我们可使用新 KeyFuncs 创建一个 TMap。我们还需要提供一个分配器，因为 KeyFuncs 参数在最后，但我们可对默认进行替代：

TMap<
    FMyStruct,
    int32,
    FDefaultSetAllocator,
    TMyStructMapKeyFuncs<int32>
> MyMapToInt32;

// Add some elements
MyMapToInt32.Add(FMyStruct(3.14f), 5);
MyMapToInt32.Add(FMyStruct(1.23f), 2);

// MyMapToInt32 == [
//  {
//      Key:{
//          UniqueID:"D06AABBA466CAA4EB62D2F97936274E4",
//          SomeFloat:3.14f
//      },
//      Value:5
//  },
//  {
//      Key:{
//          UniqueID:"0661218447650259FD4E33AD6C9C5DCB",
//          SomeFloat:1.23f
//      },
//      Value:5
//  }
// ]

提供自己的 KeyFuncs 时需注意：TMap 假定对比相等的两个项目使用 KeyFuncs::Matches 从 KeyFuncs::GetKeyHash 返回相同的值。此外，如修改现有映射元素的键时会改变任意一个这些函数的结果，则会被理解为未定义行为，因为这会无效化 TMap 的内部散列。使用默认 KeyFuncs 时，这些规则还会应用到运算符 == 和 GetKeyHash 的重载。

杂项

CountBytes 和 GetAllocatedSize 函数用于估计阵列当前应用的内存量。CountBytes 接受 FArchive，GetAllocatedSize 可被直接调用。它们常用于统计报告。

Dump 函数接受 FOutputDevice 并写出关于映射内容的部分实现信息。它通常用于调试。





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