Question

当我制作std::map<my_data_type, mapped_value>时，C ++对我的期望是my_data_type有自己的operator<。

struct my_data_type
{
    my_data_type(int i) : my_i(i) { }

    bool operator<(const my_data_type& other) const { return my_i < other.my_i; }

    int my_i;
};

原因是您可以从operator>派生operator==和operator<。 b＆lt; a 暗示 a＆gt; b ，所以有operator>。 ！（a＆lt; b）＆amp;＆amp; ！（b＆lt; a）表示 a 既不小于 b 也不大于它，所以它们必须相等。

问题是：为什么C ++设计人员不需要明确定义operator==？显然，operator==对于std::map::find()和从std::map删除重复项是不可避免的。为什么要实现5次操作并调用方法两次，以免迫使我明确实现operator==？

Answer 1

对operator==
来说，
std::map::find()是不可避免的

这是你出错的地方。 map根本不使用operator==，它不是“不可避免的”。如果x，则y和!(x < y) && !(y < x)两个键被认为与地图相同。

map不知道或不关心您是否已实施operator==。即使你有，也不一定要按照operator==的顺序，所有等效键都是相同的。

所有这一切的原因在于，无论C ++依赖于订单（排序，地图，集合，二进制搜索），它都将其所做的一切都基于“严格弱顺序”的易于理解的数学概念，这也是定义的在标准中。 operator==并不特别需要，如果你看一下这些标准函数的代码，你就不会经常看到像if (!(x < y) && !(y < x))那样的两个测试都紧密相连的东西。

此外，这些都不一定基于operator<。 map的默认比较器为std::less<KeyType>，默认情况下使用operator<。但如果您对std::less专门KeyType，则无需定义operator<，如果您为地图指定了不同的比较器，那么它可能与也可能没有任何关系operator<或std::less<KeyType>。所以我上面说过x < y，真的是cmp(x,y)，其中cmp是严格的弱顺序。

这种灵活性是不将operator==拖入其中的另一个原因。假设KeyType是std::string，并且您指定自己的比较器，该比较器实现某种特定于语言环境，不区分大小写的排序规则。如果map在某些时候使用了operator==，那么这将完全忽略这样一个事实，即只根据大小写区别的字符串应该被视为相同的密钥（或者在某些语言中：与其他不同的区别被认为不是用于整理目的）。因此，等式比较也必须是可配置的，但程序员只能提供一个“正确”的答案。这不是一个好的情况，你永远不希望你的API提供看似自定义的东西，但实际上并非如此。

此外，这个概念是，一旦你排除了树的那个小于你正在搜索的键的部分，以及那个键小于它的树的部分，剩下的就是空（找不到匹配项）或者其中有一个键（找到匹配项）。所以，您已经使用current < key然后使用key < current，除了等效之外别无选择。情况正是如此：

if (search_key < current_element)
    go_left();
else if (current_element < search_key)
    go_right();
else
    declare_equivalent();

你的建议是：

if (search_key < current_element)
    go_left();
else if (current_element < search_key)
    go_right();
else if (current_element == search_key)
    declare_equivalent();

显然不需要。事实上，你的建议效率较低！

Answer 2

您的假设不正确。这是真正发生的事情：

std::map是一个类模板，它接受四个模板参数：键类型K，映射类型T，比较器Comp和分配器Alloc（名称）当然，这是非常重要的，只有本地的答案）。对于此讨论而言重要的是，可以使用两个关键引用来调用对象Comp comp;，comp(k1, k2)，其中k1和k2为K const &，结果是一个布尔值，它实现了严格的弱排序。

如果未指定第三个参数，则Comp是默认类型std::less<K>，此（无状态）类将二进制操作作为k1 < k2。这个< - 运算符是K的成员，还是自由函数，模板或其他任何内容都无关紧要。

这也包含了故事。比较器类型是实现有序映射所需的唯一数据。等式定义为!comp(a, b) && !comp(b,a)，并且地图仅根据此相等定义存储一个唯一键。

没有理由对密钥类型提出额外要求，也没有理由认为用户定义的operator==和operator<应该兼容。它们既可以独立存在，也可以完全不同且不相关。

一个好的库强加了最低限度的必要要求，并提供了最大的灵活性，这正是std::map所做的。

Answer 3

为了在地图中找到元素i，我们遍历到元素e，树搜索已经测试i < e，这将返回false。

因此，要么致电i == e，要么致电e < i，鉴于已经在树中找到e的先决条件，两者都意味着同样的事情。由于我们必须拥有operator<，因此我们不依赖operator==，因为这会增加关键概念的要求。

Answer 4

需要比较运算符的原因是地图的实现方式：作为binary search tree，它允许您在O(log n)中查找，插入和删除元素。要构建此树，必须为该组键定义strict weak order。这就是为什么只需要一个运算符定义的原因。

Answer 5

你有一个错误的假设：

!(a < b) && !(b < a)意味着a既不小于b也不大于b，所以它们必须相等。

这意味着它们等效，但不一定相等。您可以自由地实现operator<和operator==，使两个对象可以等效但不相等。

为什么C ++设计器没有明确定义operator==？

简化可用作键的类型的实现，并允许您对没有重载运算符的类型使用单个自定义比较器。唯一的要求是您提供定义部分排序的比较器（operator<或自定义函数）。您的建议既需要执行相等比较的额外工作，也需要额外限制要求等效对象进行比较。

std :: map键的要求（设计决策）

5 个答案: