深入探讨关联容器的“等价”机制

Posted 2020-08-14 八叶一刀·无仞剑

C++ STL中常用的关联容器有std::set、std::map等，这些关联容器具有容器内部元素自动排序的能力。

需要了解的是，在容器内部，对元素进行排序根据的是“等价”关系而不是“相等”关系，更确切的说，是元素所属类型的“<”运算符而不是“==”运算符决定了容器内部的排序行为。

以set为例，当以下表达式返回为true的时候，容器将两个元素v1、v2判定为等价关系，此时若set中已有v1，则v2将不能再被添加到容器里：

!(v1<v2) && !(v2<v1)    //表达式1

这样一来，对关联容器而言，有两个点需要注意：

1.定义一个关联容器变量，需要保证其元素的类型定义了<操作符，否则便会编译报错。有两种定义<操作的方式：

   1) 首先，可以在类的内部定义operator<操作符。

   2) 或者，另外定义一个比较类，内含一个定义了元素类型比较行为的函数。如下代码所示：

class AType  //元素类型
{
public:
	int data;
	AType(int d){data=d;}
};

struct DereferenceLess   //比较类
{
	bool operator()(AType t1,AType t2)const
	{
		return t1.data<t2.data;
	}
};


int main()
{
	std::set<AType,DereferenceLess> sets;
	sets.insert(AType(5));
	sets.insert(AType(2));
	return 0;
}

2.为容器定义的"<"操作符不得出现以下情况：当两个元素事实上“相等”时，运用前面所描述的表达式1得到的结果却是“等价”的。

举个例子，假设我们定义<=为set的<操作符，那么可以这么样写：

sed::set<int,less_equal<int>> s;

　我们首先插入一个元素10，然后在插入一个元素10：

s.insert(10)
s.insert(10)

　运用表达式1，我们可以得到false。说明这前后两个10之间是不等价的，因此s中就会有两个10元素，这是严重违反set定义的。

   因此，你需要记住，比较函数的返回值表明的是按照该函数定义的排列顺序，一个值是否在另一个值之前。相等的值从来不会有前后顺序关系，所以，对于相等的值，比较函数应当始终返回false。