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简单比较下 std::map、std::unordered_map 和 protobuf::Map 的性能，主要关注在 插入、查找 和 删除 操作上的效率以及内存管理的差异。

std::map

• 底层实现：std::map 使用红黑树作为底层数据结构，红黑树是一种平衡二叉查找树的变体结构，它的左右子树的高度差有可能会大于 1。所以红黑树不是严格意义上的平衡二叉树AVL，但对之进行平衡的代价相对于AVL较低， 其平均统计性能要强于AVL。红黑树具有自动排序的功能，因此它使得map也具有按key排序的功能，因此在map中的元素排列都是有序的。在map中，红黑树的每个节点就代表一个元素，因此实现对map的增删改查，也就是相当于对红黑树的操作。对于这些操作的复杂度都为O(logn)，复杂度即为红黑树的高度。
• 插入、查找、删除性能：由于是有序的，对于大数据量场景，树结构的操作时间更长。
• 内存管理：std::map 内存占用较高，因为红黑树的每个节点都需要额外的指针存储，且树的平衡机制需要更多的内存管理。
• 适用场景：显然std::map 适合需要数据有序存储的情况。

std::unordered_map

• 底层实现：std::unordered_map 使用哈希表（hash table）作为底层数据结构，平均操作时间复杂度为 O(1)，但最差情况下可能退化到 O(n)。key值是无序的。
• 插入、查找、删除性能：在平均情况下，std::unordered_map 的性能通常优于 std::map，适合频繁的插入和查找操作。
• 内存管理：哈希表在空间分配上通常会预分配一部分空间，以减少重哈希和再分配的频率。不过当哈希碰撞较多时，内存消耗会增加。
• 适用场景：std::unordered_map 适合不关心顺序，但需要高效查找和插入操作的场景。

protobuf::Map

• 底层实现：protobuf::Map 的具体实现网上搜索不到，但基于官方的Protobuf 文档（https://protobuf.dev/reference/cpp/api-docs/google.protobuf.map/）， std::unordered_map，使用了哈希表来实现。
• 插入、查找、删除性能：protobuf::Map 在 Protobuf 序列化、反序列化场景中的性能优于 std::map 和 std::unordered_map，因为它直接支持二进制序列化，减少了额外的序列化和转换成本。
• 内存管理：protobuf::Map 为序列化和反序列化进行内存管理优化，减少了 Protobuf 数据格式和 C++ 容器之间的冗余转换，因此在存储大数据集或频繁数据交换时，内存消耗更低。
• 适用场景： 相比 std::map 和 std::unordered_map，对于不在乎顺序的场景而言，protobuf::Map 与 std::unordered_map性能差不多，但考虑到序列化时间和内存占用，直接使用protobuf::Map可能会比较合适。

参考资料

• https://protobuf.dev/reference/cpp/api-docs/google.protobuf.map/
• https://stackoverflow.com/questions/3902644/choosing-between-stdmap-and-stdunordered-map
• https://www.geeksforgeeks.org/map-vs-unordered_map-c/
• https://medium.com/@yakupcengiz/comparing-std-map-and-std-unordered-map-in-c-92aa18c5dc39
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