stl的關聯容器（map，set）的key一般要求提供 < 比較操作。假設我們有一個結構SomeKey：

struct SomeKey
{
    int a, b;
};

  要想以SomeKey作為std::map的key，需要為這個結構提供operator < 比較操作，比如：

// 實現1
bool operator < (const SomeKey& left, const SomeKey& right)
{
    if (left.a < right.a) // 主key
    {
        return true;
    }
    else
 
 if (left.a == right.a && left.b < right.b) // 次key
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

  或者：

// 實現2
bool operator < (const SomeKey& left, const SomeKey& right)
{
    if (left.a != right.a) // 主key
    {
        return left.a < right.a;
    }

    if
 
 (left.b != right.b) // 次key
    {
        return left.b < right.b;
    }

    return false;
}

  這兩種實現方式是很常見的了，似乎也沒什麼好聊的。不過在專案中，我一次又一次地遇到錯誤的operator < 實現，著實讓人吃驚！比如：

// 實現3（錯誤）
bool operator < (const SomeKey& left, const SomeKey& right)
{
    if (left.a < right.a) // 主key
    {
        return
 
 true;
    }

    if (left.b < right.b) // 次key
    {
        return true;
    }

    return false;
}

  或者

// 實現4（錯誤）
bool operator < (const SomeKey& left, const SomeKey& right)
{
    return (left.a < right.a || left.b < right.b);
}

  這樣的實現將導致荒謬的結果！比如有兩個SomeKey物件：x {10, 20} 和 y {5, 30}，採用“實現3”或“實現4”來比較 x 和 y 的大小，結果取決於比較的時候誰在前面，也就是說，如果這樣比較：x < y，結果為真；而這樣：y < x，結果也為真！似乎作者並沒有理解 “ < ” 比較操作的含義。這種錯誤的比較操作，會導致std::map表現出怪異的行為：

std::map<SomeKey, int> m;
m.insert({ { 10, 20 }, 1 });
m.insert({ { 5, 30 }, 2 });
auto it = m.find({ 5, 30 });
if (it == m.end())
{
    std::cout << "找不到{5, 30}" << std::endl;
}
else
{
    std::cout << "找到{5, 30}" << std::endl;
}

  上面的程式碼片段會輸出“找不到{5, 30}”。在向map表insert鍵值對時，是以被插入值（後稱目標值）和紅黑樹上的節點（後稱節點值）比較：

  而在map表中find時，是以節點值和目標值進行比較：

  因為{10, 20} < {5, 30}，所以在{10, 20}的右子樹上查詢，自然就找不到了。再向map表中插入一個節點，行為就更怪異了：

m.insert({ { 8, 25 }, 3 });
it = m.find({ 5, 30 });
if (it == m.end())
{
    std::cout << "找不到{5, 30}" << std::endl;
}
else
{
    std::cout << "找到{5, 30}" << std::endl;
}

  這次將輸出“找到{5, 30}”。因為{8, 25} < {10, 20}，繼續{8, 25} < {5, 30}，最終{8, 25}插入到map表的最左子節點，破壞了紅黑樹的平衡，右旋後，整棵樹變成：

  然後在表中find {5, 30}，首先找到第一個不小於{5, 30}的節點，因為第一個節點值{5, 30} 不小於目標值{5, 30}，而目標值{5, 30}也不小於該節點值{5, 30}，於是就找到了目標值。這種怪異行為導致的bug是比較隱祕的：你在表中找一個值，時而找得到，時而又找不到。一般的產品程式碼中，map表中插入的物件數量都不在少數，你討厭對大量資料的插入進行測試，你不會認為你的operator <區區幾行程式碼會有bug，你又不可能懷疑map有什麼問題，於是你很可能最終會將之歸結於靈異現象。

  在產品程式碼中，結構體可能會更復雜，類似的operator < 錯誤實現也不少見。

  本文以一個小學生都能理解的例子來聊聊正確的operator <實現應該是怎樣的。我們來比較兩個數字的大小（為便於討論，兩個數都是兩位的十進位制數）：

  假如有：x = 36，y = 49；則 x < y 為真；
  假如有：x = 36，y = 29；則 x < y 不為真；
  假如有：x = 36，y = 39；則 x < y 為真；
  假如有：x = 36，y = 32；則 x < y 不為真；
  假如有：x = 36，y = 36；則 x < y 不為真；

  我們是怎麼正確比較出各種情況下 x 和 y 的大小的？實在是很簡單：首先比較高位數（十位數），誰的高位數小，誰就小；誰的高位數大，誰就大；高位數相等的話，那就以相同的方式再比較低位數（個位數）。為什麼要先比較高位數，因為高位數的“權”大啊！

  類似的，比較SomeKey的時候，哪個欄位先來，哪個欄位就是主key，SomeKey中，a是主key，b是次key，即 a 對於SomeKey物件“大小”的貢獻占主導地位，如果 a 能決出勝負來，b 就不用比了，只有 a 不能決出勝負時（相等），才繼續比較 b，無論怎麼比較，結果要是穩定的！

  “實現3”和“實現4”要這樣修改一下才行：

bool operator < (const SomeKey& left, const SomeKey& right)
{
    if (left.a < right.a) // 主key
    {
        return true; // 主key小，就小
    }

    if (left.a > right.a) // 主key
    {
        return false; // 主key大，就大
    }

    return left.b < right.b; // 主key相等，再比較次key
}

  說起來，本文其實不值一提！