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liqiangzju
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Invalid operator< assertion error解析

 
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这两天忙着在准备3月份打PAT考试,许久没有接触刷题了,各种生疏各种忘记,刷题速度那是一个慢,真是为自己智商着急。今天刷题碰到了一个有意思的编程习惯性错误,好几道题都涉及到自定义排序,需要自己重写<操作符号,我在调试的时候,程序提示assertion error: Invalid operator<,思考了很久也没有发现问题,在网上搜寻了这个问题,大概是理解了,将我对这个问题的理解总结一下。

 

案例:如自定义结构体Cmp

struct Cmp
{
    int field1,field2;
    bool operator<(const Cmp& cmp)
	{
	    if(this->field1 < cmp.field1) return true;
		else if(this->field2 < cmp.field2) return true;
		return false;
	}
};

 此结构体的大小主要是按照field1进行排列,如果field1排不出来,就按照field2进行排列。这段代码看上去没有什么问题,但是如果使用algorithm stl中的sort函数对含有此类型的数组进行排序,在debug模式下会出现断言失败的提示,即invalid operator<,表示这个自定义的比较函数不严格,可能会有问题。

 

仔细分析,也很容易看出来这段代码错在什么地方,在第二个if判断中,我们仅仅是判断了第二个field大小,忘记加上对第一个field的限制了,把该if判断改成

else if(this->field2 < cmp.field2 && this->field1 == cmp.field1)

 发现警告消失了,为什么会这样呢?标准库中的sort函数为什么要我们这么写?

 

sort函数要求比较函数是strict weak ordering的,而strict weak ordering必须满足三个条件:

1) Strict: pred (X, X) is always false.  X跟X自己比为false

2) Weak: If ! pred (X, Y) && !pred (Y, X), X==Y. 当X<Y和Y<X都不成立时,X等于Y

3)Ordering: If pred (X, Y) && pred (Y, Z), then pred (X, Z). 当X<Y,Y<Z时,X<Z成立,即排序的一个传递性。

 

用一个实例来说明问题。假设有三个变量,m1(1,2),m2(2,1),m3(1,2)。(括号内的两个数分别表示field1和field2的值。在前面有问题的代码下,我们可以判断:

1)m1<m2,并且m2<m3,根据条件3,m1<m3,但是很明显m1跟m3是一样的,应该是相等的! 

2)也可以发现在该规则下,m2<m1也成立!根据条件1,推导出m1竟然与m2相等,m1==m2!

这两个情况明显不符合常理,如果允许程序这样运行,最后的结果谁也想不到会排成什么样子。

 

综上所述,在写比较函数的时候一定要小心,不要粗心大意漏掉了条件。这也告诫了我们编译器给出的各种提示警告,还是老老实实地去遵守比较好,不然到后来吃了哑巴亏也不知道是什么地方出了问题。

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