為什么與<運算符的矢量比較比較每個項目兩次？

Question

在這個例子中，比較兩個向量與<operator result in operator <，在Integer類上定義，為每個元素調用兩次。 但是，將兩個向量與==運算符進行比較時不會發生這種情況。

#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;
}

此代碼打印：

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

為什么會這樣？

Answer 1

如果a < b返回false ，則它不會告訴您b < a ，並且您必須測試它。 那是因為std::vector的逐元素排序對於一對元素a, b可以有三個結果：

• a < b ，矢量比較返回true 。
• b < a ，向量比較返回false 。
• 以上兩者都不必測試下一對元素。

所以它必須比較兩個方向。 通過向您的班級添加標識數據，您可以更清楚地看到這一點：

#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;
}

這會產生：

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

[實例]

Answer 2

為了找到ivec1和ivec2的字典順序，該實現尋找ivec1[i] < ivec2[i]或ivec2[i] < ivec1[i]的第一個索引i ，因為這將決定順序。

注意如果ivec1[i] < ivec2[i]為假，這需要兩次比較。 特別地，上述情況留下兩種可能性，即“ ivec1[i]和ivec2[i]比較等價物”和“ ivec2[i] < ivec1[i] ”。 這個決定是需要進行第二次比較的地方。

---

一旦找到這樣的索引i ，實現就可以停止比較; 但由於所有條目都比較了您的示例中的等效項，因此必須對每對條目執行兩次比較。

Answer 3

這是因為C ++目前處理比較的設計存在缺陷。 他們正在用c ++ 2a修復它; 我不知道它是否會得到vector ，但基本問題將得到解決。

一，問題。

std::vector的<基於每個元素< 。 但是<是一項糟糕的工具。

如果你有兩個元素a和b ，要以字面順序排列元組a,b你需要這樣做：

if (self.a < other.a)
  return true;
if (other.a < self.a)
  return false;
return self.b < other.b;

一般來說，這需要2N-1次調用<如果你想要lexographicaly訂購N個元素的集合。

這已經知道了很長時間，這就是為什么strcmp返回一個包含3種值的整數： -1表示less， 0表示相等， +1表示更大（或者，通常，值小於，等於或大於比零）。

有了這個你可以做：

auto val = compare( self.a, other.a );
if (val != 0) return val;
return compare( self.b, other.b );

這需要最多N調用來compare集合中的每個元素。

現在，修復。

c ++ 2a添加了太空船比較運算符<=> 。 它返回一個可以比較大於或小於零的類型，其確切類型通告保證操作提供的內容。

這類似於C的strcmp ，但適用於支持它的任何類型。 此外，有std函數使用<=>如果可用），否則使用<和==等來模擬它。

假設向量的要求被重寫為使用<=> ，帶<=>類型將避免雙重比較，並且每次最多只需<=> 'd，以便在調用<時執行std::vector的詞法排序。