如何在结构中正确重载 < 运算符以启用在 C++ 中的集合中使用

Question

我正在尝试在 C++ 中创建一组结构，该操作需要重载“<”运算符。

即使我确实找到了编译它的方法，它也没有被封装在结构中，因此看起来不适合 OO 设计。

我试过哪些有效：

#include <iostream>
#include <set>

struct Coordinate {
    int x, y;
};

bool operator<(const Coordinate& l, const Coordinate& r) {
    return l.x * l.y < r.x * r.y;
}

int main() {
    std::set<Coordinate> mySet;
    mySet.insert(Coordinate{ 5,5 });
}

我想做的是这样的：

#include <iostream>
#include <set>

struct Coordinate {
    int x, y;

    bool operator<(const Coordinate& other) {
        return this->x * this->y < other.x * other.y;
    }
};

int main() {
    std::set<Coordinate> mySet;
    mySet.insert(Coordinate{ 5,5 });
}

但是后者无法编译。

错误信息：

1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xstddef(127,1): error C2678: binary '<': no operator found which takes a left-hand operand of type 'const _Ty' (or there is no acceptable conversion)
1>        with
1>        [
1>            _Ty=Coordinate
1>        ]
1>C:\CppWorkspace\Dungeons of Doom\Dungeons of Doom\src\TestMain.cpp(7,7): message : could be 'bool Coordinate::operator <(const Coordinate &)'
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xstddef(127,1): message : while trying to match the argument list '(const _Ty, const _Ty)'
1>        with
1>        [
1>            _Ty=Coordinate
1>        ]
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xstddef(126): message : while compiling class template member function 'bool std::less<Coordinate>::operator ()(const _Ty &,const _Ty &) const'
1>        with
1>        [
1>            _Ty=Coordinate
1>        ]
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xutility(1469): message : see reference to function template instantiation 'bool std::less<Coordinate>::operator ()(const _Ty &,const _Ty &) const' being compiled
1>        with
1>        [
1>            _Ty=Coordinate
1>        ]
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xmemory(1318): message : see reference to class template instantiation 'std::less<Coordinate>' being compiled
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\xmemory(1318): message : see reference to variable template 'const bool is_empty_v<std::less<Coordinate> >' being compiled
1>C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio19\Preview\VC\Tools\MSVC.25.28508\include\set(54): message : see reference to class template instantiation 'std::_Tree<std::_Tset_traits<_Kty,_Pr,_Alloc,false>>' being compiled
1>        with
1>        [
1>            _Kty=Coordinate,
1>            _Pr=std::less<Coordinate>,
1>            _Alloc=std::allocator<Coordinate>
1>        ]
1>C:\CppWorkspace\Dungeons of Doom\Dungeons of Doom\src\TestMain.cpp(17): message : see reference to class template instantiation 'std::set<Coordinate,std::less<Coordinate>,std::allocator<Coordinate>>' being compiled

我是 C++ 的新手，想知道是否有办法做这样的事情。

Answer 1

你看编译错误了吗？

如其所说，方法需要是const

bool operator<(const Coordinate& other)  const {   // const the < operator
        return this->x * this->y < other.x * other.y;
    }

Answer 2

比较运算符最好是友元函数。

#include <iostream>
#include <set>

struct Coordinate {
    int x, y;

    friend bool operator<(const Coordinate& lhs, const Coordinate& rhs) {
        return lhs.x * lhs.y < rhs.x * rhs.y;
    }
};

int main() {
    std::set<Coordinate> mySet;
    mySet.insert(Coordinate{ 5,5 });
}

Answer 3

operator< 需要 const，但更大的问题是操作员没有执行正确的 strict weak ordering that's mentioned in the Compare 命名要求。

考虑这段代码：

#include <iostream>
#include <set>

struct Coordinate {
    int x, y;
    Coordinate(int X, int Y) : x(X), y(Y) {}

    bool operator<(const Coordinate& other) const {
        return this->x * this->y < other.x * other.y;
    }
};

int main() {
    std::set<Coordinate> mySet;
    mySet.emplace(1, 5);
    mySet.emplace(5, 1);
    std::cout << mySet.size() << '\n';
}

这将输出 1，因为第二个 Coordinate 在使用 operator< 时将被视为等于第一个 1。

正确的版本可能如下所示：

    bool operator<(const Coordinate& other) const {
        return x==other.x ? y < other.y : x < other.x;
    }

或者更好的是，使用 <tuple> 中的 std::tie 可以大大简化此过程：

    bool operator<(const Coordinate& other) const {
        return std::tie(x, y) < std::tie(other.x, other.y);
    }

如何在结构中正确重载 < 运算符以启用在 C++ 中的集合中使用

How to properly overload < operator in a struct to enable use in a set in C++

c++

struct

overloading

set