c++ - 为什么使用 < 运算符的 vector 比较会对每个项目进行两次比较？

Question

在本例中，比较两个带有 < 运算符的 vector 会得到运算符 <，该运算符定义在 Integer 类中，每个元素被调用两次。但是，在使用 == 运算符比较两个 vector 时不会发生这种情况。

#include<iostream>
#include<vector>

class Integer {
    public:
        Integer(int value) : m_value(value) {}
        friend bool operator<(const Integer& lhs, const Integer& rhs);
        friend bool operator==(const Integer& lhs, const Integer& rhs);

    private:
        int m_value;

}; 
bool operator<(const Integer& lhs, const Integer& rhs) {
            std::cout << lhs.m_value << " < " << rhs.m_value << '\n';
            return lhs.m_value < rhs.m_value;
}
bool operator==(const Integer& lhs, const Integer& rhs) {
            std::cout << lhs.m_value << " == " << rhs.m_value << '\n';
            return lhs.m_value == rhs.m_value;
}


int main()
{
    std::vector<Integer> ivec1 {1,2,3};
    std::vector<Integer> ivec2 {1,2,3};
    std::cout << (ivec1 < ivec2) << '\n';
    std::cout << (ivec1 == ivec2) << std::endl;
    return 0;
}

此代码打印:

1 < 1
1 < 1
2 < 2
2 < 2
3 < 3
3 < 3
0
1 == 1
2 == 2
3 == 3
1

为什么会这样？

Answer 1

如果a < b返回 false , 它不会告诉你是否 b < a ，你必须测试它。那是因为 std::vector 的逐元素排序一对元素可以有三个结果 a, b :

• a < b ， vector 比较返回 true .
• b < a ， vector 比较返回 false .
• 以上都不是，必须测试下一对元素。

所以它必须比较两个方向。通过向类中添加标识数据，您可以更清楚地看到这一点:

#include<iostream>
#include<vector>

class Integer {
    public:
        Integer(int value, char tag) : m_value(value), m_tag(tag) {}
        friend bool operator<(const Integer& lhs, const Integer& rhs);
        friend bool operator==(const Integer& lhs, const Integer& rhs);

    private:
        int m_value;
        char m_tag;

}; 
bool operator<(const Integer& lhs, const Integer& rhs) {
            std::cout << lhs.m_value << ' ' << lhs.m_tag << " < " << rhs.m_value << ' ' << rhs.m_tag << '\n';
            return lhs.m_value < rhs.m_value;
}
bool operator==(const Integer& lhs, const Integer& rhs) {
            std::cout << lhs.m_value << ' ' << lhs.m_tag << " == " << rhs.m_value << ' ' << rhs.m_tag << '\n';
            return lhs.m_value == rhs.m_value;
}


int main()
{
    std::vector<Integer> ivec1 {{1, 'a'} ,{2, 'a'}, {3, 'a'}};
    std::vector<Integer> ivec2 {{1, 'b'} ,{2, 'b'}, {3, 'b'}};
    std::cout << (ivec1 < ivec2) << '\n';
    std::cout << (ivec1 == ivec2) << std::endl;
    return 0;
}

这会产生:

1 a < 1 b    
1 b < 1 a    
2 a < 2 b    
2 b < 2 a    
3 a < 3 b    
3 b < 3 a    
0    
1 a == 1 b    
2 a == 2 b    
3 a == 3 b    
1

[Live example]