小于号重载须注意的问题计算机等级考试

文章作者 100test 发表时间 2009:07:12 21:10:50
来源 100Test.Com百考试题网

　　这是今天写程序中遇到的两个诡异的问题。我的 IDE 是 VC 2005 ExpressiEdition 。
　　第一个问题是关于 map 的。话不多说，以下 20 多行的 C 代码重现了我遇到的问题：
　　#include <.iostream>.
　　#include <.map>.
　　using namespace std.
　　struct S {
　　int x, y.
　　S(int xx, int yy): x(xx), y(yy) {}
　　bool operator <.(const S&. s) const {
　　return x <. s.x &.&. y <. s.y.
　　}
　　}.
　　map<.S, int >. ms.
　　int main() {
　　ms.insert(map<.S, int >.::value_type(S(31, 41), 59)).
　　S test(31, 59).
　　if (ms.find(test) != ms.end()) {
　　cout <.<. "Find the value: " <.<. ms[test] <.<. endl.
　　} else {
　　cout <.<. "Find Failure\n" .
　　}
　　return 0.
　　}
　　使用 VC 6.0 ， VC 2005 Express Edition, VC 2005 command line compiler( 不带任何编译选项 ) ， g 测试的结果都相同，最后输出：
　　Find the value: 59
　　这个问题比较隐蔽。多个编译器测试结果相同说明肯定不是编译器版本相关的问题。直接调试进入 find 函数就可以明白：
　　iterator find(const key_type&. _Keyval)
　　{ // find an element in mutable sequence that matches _Keyval
　　iterator _Where = lower_bound(_Keyval).
　　return (_Where == end()
　　|| _DEBUG_LT_PRED(this ->.comp,
　　_Keyval, _Key(_Where._Mynode()))
　　? end() : _Where).
　　}
　　虽然这样调试会遇到一些 STL 内部的细节，但整体实现思路还是可看出来。在 find 函数中， lower_bound 返回值是结点 (31, 41) 。跟踪进入，发现调用的 _DEBUG_LT_PRED 的定义如下：
　　#define _DEBUG_LT_PRED(pred, x, y) _Debug_lt_pred(pred, x, y, __FILEW__, __LINE__)
　　template <.class _Pr, class _Ty1, class _Ty2>. inline
　　bool __CLRCALL_OR_CDECL _Debug_lt_pred(_Pr _Pred, const _Ty1&. _Left, const _Ty2&. _Right,
　　const wchar_t *_Where, unsigned int _Line)
　　{ // test if _Pred(_Left, _Right) and _Pred is strict weak ordering
　　if (!_Pred(_Left, _Right))
　　return (false ).
　　else if (_Pred(_Right, _Left))
　　_DEBUG_ERROR2("invalid operator<." , _Where, _Line).
　　return (true ).
　　}
　　( 注：关于 _Debug_lt_pred 函数有三个重载版本，分别是针对参数 _Left, _Right 的 const 性质的，看这些代码能学到很多东西。另外，如果静态地看这些代码来分析自己程序中的错误，则因为有大量的重载函数，所以静态分析时很难自己确定到底哪一个函数被调用，而动态调试就能一步到位。 )
　　从这个函数的代码里大致就能看出问题所在了。猜测这里的 _Pred 参数就是自己在 struct 里定义的那个 operator <. ，编译器中看到 _Pred 的 value 是 {lessthan } ， type 是 std::less <.S>. ，但这里有更大的发现： strict weak ordering!!! 自己 C 功底很浅，这是一个新的发现，马上 google 一下 ”strict weak ordering” 这个关键词，果然发现大量的专题链接！暂且先放下这个主题。问题猜测肯定是出在 operator <. 这个函数上了，因为根据自己的 operator <. 定义： {31, 41} <. {31, 59} 返回值是 false ， {31, 59} <. {31, 41} 的返回值也是 false ，那么，由这两个比较能得出结论： {31, 41} == {31, 59} !!! 这也无怪乎程序运行会返回不期望的结果了。
　　但这也只是猜测，继续调试，看能不能找到 _Pred 函数的真实面目。上面说了从编译器中看出 _Pred 的 type 是 std::less <.S>. ，在 MSDN 中找到 less 是 STL 中的一个模板类，以下是在 MSDN 中看到的定义：
　　less
　　less
　　template<.class T>.
　　struct less
　　: public binary_function
　　<.T, T, bool>. {
　　bool operator()
　　(const T&. x, const T&. y) const.
　　}.
　　The template class defines its member function as returning x <. y . The member function defines a total ordering , even if T is an object pointer type.
　　我们接着调试，跟踪进入 _Pred 函数，发现它的定义如下：
　　template <.class _Ty>.
　　struct less
　　: public binary_function<._Ty, _Ty, bool >.
　　{ // functor for operator<.
　　bool operator ()(const _Ty&. _Left, const _Ty&. _Right) const
　　{ // apply operator<. to operands
　　return (_Left <. _Right).
　　}
　　}.
　　它最终比较 _Left 和 _Right 时调用的正是 struct S 中定义的 operator <. 。
　　至此，问题真相大白。还遗留两个主题：一个是关于 strict weak ordering ，另一个是 STL 中的一些实现方法，因为以上只是跟踪调试过程把沿途看到的东西机械地记录了下来，并不是真正的理解。
　　无独有偶，今天遇到另一个问题，关于 STL 中的 sort 函数的问题，这个问题是唯独在 VC 2005 Express Edition 中才出现的，并且在命令行下使用 cl.exe 不带任何选项编译连接时正常，使用 g 也正常。问题的表现就是程序在运行时出现异常，信息是： ”invalid operator <.” 。这个问题就不再重现调试了，它的解决方法见下列地址：
　　http://support.microsoft.com/kb/949171
　　strict weak ordering 是一个数学上的术语，刚刚给出的这个地址上面有关于 strict weak ordering 的简明的解释，贴过来：
　　The STL algorithms for stable_sort ( ) and sort() require the binary predicate to be strict weak ordering.
　　For example:
　　· Strict: pred (X, X) is always false.
　　· Weak: If ! pred (X, Y) &.&. !pred (Y, X), X==Y.
　　· Ordering: If pred (X, Y) &.&. pred (Y, Z), then pred (X, Z).