不能对 std::set<std::string, std::less<>> 使用用户提供的比较函数

Question

我在std::less 的帮助下使用透明比较器偶然发现了std::set 的非常奇怪的编译错误。考虑这个简单的程序：

using Key = std::string;

bool operator<(const Key&, int) { return true; }
bool operator<(int, const Key&) { return true; }

int main()
{
  std::set<Key, std::less<>> s;
  int x;
  auto it = s.find(x);
}

它给了我编译错误：

error: no matching function for call to object of type 'const std::less<void>'
      if (__j != end() && _M_impl._M_key_compare(__k, _S_key(__j._M_node)))
                          ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

如果我使用自己的类而不是 std::string 作为键，它可以正常工作：

struct My {};
bool operator<(const My&, const My&) { return true; }

using Key = My;

为什么它不适用于std::string？

在此处查看演示：https://gcc.godbolt.org/z/MY-Y2s

UPD

我真正想做的是在std::unique_ptr<T> 和T* 之间声明比较运算符。但我认为std::string 会更清楚。

Answer 1

Argument-dependent lookup 是个有趣的老东西，不是吗？

在命名空间std 中已经存在与std::string 相关的operator<，并且在寻找适合您的论点的< 时会找到该std::string。也许违反直觉（但并非没有充分的理由），此后不再尝试进一步查找！不搜索其他名称空间。即使只有您的重载实际上匹配两个参数。您的全局 operator< 在此上下文中有效隐藏，如下面的可怕示例所示：

namespace N
{
    struct Foo {};

    bool operator<(Foo, Foo) { return false; }
}

bool operator<(N::Foo, int) { return false; }

namespace N
{
    template <typename T1, typename T2>
    bool less(T1 lhs, T2 rhs)
    {
        return lhs < rhs;
    }
}

int main()
{
    N::Foo f;
    N::less(f, 3);
}

/*
main.cpp: In instantiation of 'bool N::less(T1, T2) [with T1 = N::Foo; T2 = int]':
main.cpp:22:17:   required from here
main.cpp:15:20: error: no match for 'operator<' (operand types are 'N::Foo' and 'int')
         return lhs < rhs;
                ~~~~^~~~~
*/

(live demo)

现在，您不能将东西添加到命名空间 std，但这很好，因为如果您不重载与其他人的类型相关的运算符，那将是好得多。当其他库执行相同操作时，这是隐藏 ODR 错误的最快方法。

类似地，创建一个名为Key 的东西实际上只是伪装成std::string，这会导致意外冲突和意外行为。

总的来说，我强烈建议您将Key 至少设为std::string 的“强别名”；也就是说，它自己的类型而不是简单的别名。正如您所发现的，这也解决了您的问题，因为现在 operator< 和操作数类型位于同一个命名空间中。

更一般地说，如果您不是真的在此处使用别名，但确实想对标准类型进行操作，那么您将返回编写一个命名的自定义比较器，它可以很好地隔离新逻辑并且使用起来也很简单。当然，缺点是您每次都必须“选择加入”，但我认为总体而言这是值得的。