Question

我想知道为什么std::map和std::set使用std::less作为比较键的默认函子。为什么不使用类似于strcmp的仿函数？类似的东西：

  template <typename T> struct compare
  {
     // Return less than 0 if lhs < rhs
     // Return 0 if lhs == rhs
     // Return greater than 0 if lhs > rhs
     int operator()(T const& lhs, T const& rhs)
     {
        return (lhs-rhs);
     }
  }

假设map中有两个对象，其中包含密钥key1和key2。现在我们要插入另一个带有键key3的对象。

使用std::less时，insert功能需要先使用std::less::operator()和key1呼叫key3。假设std::less::operator()(key1, key3)返回false。必须使用切换后的密钥std::less::operator()再次致电std::less::operator()(key3, key1)，以确定key1是否等于key3或key3是否大于key1 }。如果第一个调用返回false，则有std::less::operator()两个调用来做出决定。

如果std::map::insert使用compare，就会有足够的信息只使用一次调用做出正确的决定。

根据地图中键的类型，std::less::operator()(key1, key2)可能很昂贵。

除非我遗漏一些非常基本的内容，否则std::map和std::set不应使用compare而不是std::less作为比较密钥的默认函子？

Answer 1

我决定问亚历山大·斯捷潘诺夫（STL的设计师）。我允许引用他如下：

最初，我提出了3路比较。标准委员会问道我要改为标准比较运算符。我做了我被告知的事情。我一直在倡导为标准添加3路组件超过20年。

但请注意，也许不直观，双向并不是一个巨大的开销。 您不必进行两倍的比较。在下行途中每个节点只有一次比较（没有相等检查）。成本无法提前返回（当密钥处于非叶子时）和最后一个额外的比较（交换参数以检查相等性）。如果我没有弄错的话，那就是

1 + 1/2*1 + 1/4*2 + 1/8*3 + ...
= 1 + 1/2+1/4+1/8+... + 1/4+1/8+... + ...
-> 3  (depth -> infty)

在包含查询元素的平衡树上进行额外的比较。

另一方面，三向比较没有可怕的开销：Branchless 3-way integer comparison。现在，在每个节点检查比较结果与0（相等）的额外分支是否比在最后支付~3个额外比较的开销更少是另一个问题。可能并不重要。但我认为比较本身应该是3值的，因此可以改变是否使用所有3种结果的决定。

更新：请参阅下面的评论，了解为什么我认为树的三向比较更好，但不一定是平面阵列。

Answer 2

基于树的容器只需要严格的弱总排序。

请参阅https://www.sgi.com/tech/stl/StrictWeakOrdering.html

写入权限

地图和集合的插入点完全由单个二进制搜索确定，例如lower_bound或upper_bound。二进制搜索的运行时复杂性为O(log n)
读取权限

这同样适用于搜索：搜索比线性相等扫描更有效，正是因为大多数元素不需要进行比较。诀窍是订购了容器。

结果是equality信息不需要存在。只是，这些项目可以具有等效排序。

实际上，这只是意味着对元素类型的约束更少，在常见使用场景中实现需求的工作量更少，性能更佳。总会有权衡取舍。（例如，对于大型集合，散列表（无序集和映射）通常更有效。请注意，这些执行需要equatable元素，并且它们使用了用于快速查找的哈希方案）

为什么使用std :: less作为比较std :: map和std :: set中的键的默认函子？

2 个答案: