C++ 为什么使用std:：less作为默认函子来比较std:：map和std:：set中的键？

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strcmp的函子呢？比如：

  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);
     }
  }

模板结构比较
{
//如果lhsrhs，返回值大于0
int运算符（）（T常量和lhs、T常量和rhs）
{
返回（左侧和右侧）；
}
}

假设

map

中有两个对象，其中包含键

key1

和

key2

。现在，我们要插入另一个具有键

key3

的对象

使用

std:：less

时，

insert

函数需要首先使用

key1

和

key3

调用

std:：less:：operator（）

。假设

std:：less:：operator（）（键1，键3）

返回false。它必须在切换键的情况下再次调用

std:：less:：operator（）

，

std:：less:：operator（）（key3，key1）

，以确定

key1

是否等于

key3

或

key3

大于

key1

。有两个调用std:：less:：operator（）来决定第一个调用是否返回false

如果使用了

std:：map:：insert

，

compare

，那么只需一次调用就有足够的信息来做出正确的决策

根据映射中键的类型，

std:：less:：operator（）

除非我缺少一些非常基本的东西，否则
std:：map
和
std:：set
不应该使用类似
compare
的东西，而不是
std:：less
作为比较键的默认函数吗？
基于树的容器只需要严格的弱总排序

看

写访问

地图和集合的插入点完全由单个二进制搜索确定，例如
下限
或
上限
。二进制搜索的运行时复杂性是
O（logn）

读访问

同样的道理也适用于搜索：搜索比线性相等扫描的效率要高得多，这正是因为大多数元素不需要进行比较。诀窍在于容器是有序的


结果是
平等性
信息不需要存在。只是，项目可以具有同等的顺序

在实践中，这仅仅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和最佳性能的工作量更少。总会有取舍。（例如，对于大型集合，哈希表（无序集和映射）通常效率更高。请注意，这些确实需要
相等的
元素，并且它们采用哈希方案进行快速查找）
我决定向Alexander Stepanov（STL的设计师）询问这一点。我可以引用他的话如下：

最初，我提出了三方比较。标准委员会问道
我将更改为标准比较运算符。我照吩咐的做了。
我一直主张将3向组件添加到
20多年了

但请注意，也许不直观地说，双向并不是一个巨大的开销。你不必做两倍的比较。在下降过程中，每个节点仅进行一次比较（无相等检查）。代价是不能提前返回（当键在非叶中时）并在最后进行一次额外的比较（交换参数以检查相等性）。如果我没弄错的话，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平均进行额外比较

另一方面，三方比较没有可怕的开销：。现在，另一个问题是，在每个节点上用一个额外的分支来检查与0（相等）的比较结果是否比在最后额外进行3次比较的开销小。可能没什么大不了的。但我认为比较本身应该是三值的，这样是否使用所有三种结果的决定就可以改变

更新：请参阅下面的评论，了解为什么我认为三向比较在树中更好，但在平面阵列中不一定更好。
不是
std:：set
和
std:：map
都是隐藏的RB树吗？但这意味着对于希望使用映射或映射的任何数据类型，都必须重载
-
操作符set@Smac89,这是真的。同样正确的是，您必须实现
operator@Paranaix我认为这在技术上是一个实施细节。但是，如果您深入到标准规范的底部，您可能会发现很难找到另一个仍然满足标准指定的性能约束的实现。@在AIX中，标准不要求任何特定的结构，只要求性能保证。返回
<0
<0的比较函数，
==0
或
>0
可用于任何小于
的比较函数，只要返回
0
（如果
）！减去（a，b）&！减去（b，a）
。它同样具有表现力，没有任何类型可以有可用的
less
函数，但没有可用的
compare
函数。@hvd这是重言式。然而，在实践中，
操作符=
通常用于表示相等语义，而不是等价。将两者混合在一起将是非常令人惊讶的。并非所有具有总排序的类型都必须实现相等。是的，您是对的，我已经编辑了以前的注释以删除对
operator==
的引用。但是比较两个项目并根据比较结果返回负、零或正的函数已经被广泛使用，其中零并不意味着相等。一个非常常见的例子是不区分大小写的字符串比较。很好的一点，@hvd。你说得对。这是一个
比较