C++ 结构体操作符重载

c++

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 2019/07/05   Share

同事在工作中与到的一个问题，组装资源的时候，往std::set里插入自定义结构体失败，导致使用时查找失败。几个人一起排查了一下，最后发现是对自定义结构operator<操作符进行重载时有歧义，导致了线上问题。

错误示例

class Range {
public:
  int min;
  int max;

  // 错误示例：a.min=b.min，那么a<(b)的判断为false，b<(a)的判断为false，就会判断a=b，无法插入
  bool operator<(Range const& b) const {
    if (min == b.min && max == b.max) {
      return false;
    } else {
      return min < b.min;
    }
  }
  Range(int min, int max) {
    this->min = min;
    this->max = max;
  }
};

std::set是去重的，那么如何判断两个元素是否相同？这就依赖operator<，对于a、b两个元素，分别调用a<b以及b<a，如果两个都返回false，那么就判断a=b。这种判断机制，也是造成如上定义会出现问题的关键。

执行代码：

int main() {
  set<Range> range_set;
  Range r1(1, 2);
  Range r2(1, 2);
  Range r3(1, 1);
  range_set.insert(r1);
  range_set.insert(r2);
  range_set.insert(r3);  
  for (auto &r : range_set) {
    cout << "[" << r.min << ", " << r.max << "]" << endl;
  }
}

输出：

[1, 2]

可以看到r1和r2的确是相同的，只能插入其中一个，这个符合预期；r1和r3是两个不同的区间，但是r3的插入失败了。这里就是由于在Range中定义的operator<仅仅对区间的左边界进行来判断。return min < b.min;这个判断，对于a<b和b<a都是返回false，此时程序就会认为a和b是相等的，导致其中一个插入失败。

单独比较一下r1跟r3：

1 2	cout << "r1 < r3: " << (r1 < r3) << endl; // 0 cout << "r3 < r1: " << (r3 < r1) << endl; // 0

可以发现两次判断都是false，这样就会被set判断为是相等的两个元素。

正确示例

class Range {
public:
  int min;
  int max;

  bool operator<(Range const& b) const {
    if (min == b.min && max == b.max) {
      return false;
    } else if (min < b.min) {
      return true;
    } else if (min == b.min) {
      return max < b.max;
    } else {
      return false;
    }
  }
  Range(int min, int max) {
    this->min = min;
    this->max = max;
  }
};

执行代码：

int main() {
  set<Range> range_set;
  Range r1(1, 2);
  Range r2(1, 2);
  Range r3(1, 1);
  range_set.insert(r1);
  range_set.insert(r2);
  range_set.insert(r3);  
  for (auto &r : range_set) {
    cout << "[" << r.min << ", " << r.max << "]" << endl;
  }
}