为何C++ Map会判定不存在的Struct对象已存在？

问题根源 #

• map的键等价性判定规则：C++的std::map是基于严格弱序的关联容器，它通过operator<判断两个键是否等价——如果!(a < b)且!(b < a)，就认为a和b是同一个键，完全不会用到你定义的operator==。你的operator<只比较了v1，所以所有v1=5的foo对象都会被map视为同一个键，不管v2和v3的值是什么。
• operator[]的自动插入行为：当你使用mp[{5, 3, 0}]时，map会先查找该键。由于上面的原因，它认为这个键和已有的{5,0,3}是同一个，直接返回已有的值1，条件为真输出YES。哪怕是真正不存在的键，operator[]也会自动插入一个默认构造的键值对（值为int的默认值0），这也可能导致逻辑错误。

修复方案 #

1. 修正operator<的实现 #

必须实现完整的严格弱序比较，确保所有成员都参与比较，比如按字典序：

struct foo {
    int v1, v2, v3;
    friend bool operator<(const foo &a, const foo &b) {
        if (a.v1 != b.v1) return a.v1 < b.v1;
        if (a.v2 != b.v2) return a.v2 < b.v2;
        return a.v3 < b.v3;
    }
    // operator==可保留，但map不会依赖它做键的判定
    friend bool operator==(const foo &a, const foo &b) {
        return (a.v1 == b.v1) && (a.v2 == b.v2) && (a.v3 == b.v3);
    }
};

2. 使用find替代operator[]进行查找 #

如果你不想自动插入不存在的键，应该用map::find方法，它只会查找不会插入：

int main() {    
    map<foo, int> mp;
    mp[{5, 0, 3}] = 1;
    if (mp.find({5, 3, 0}) != mp.end()) {
        cout << "YES\n";
    } else {
        cout << "NO\n";
    }

    return 0;
}

修改后程序会正确输出NO，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zrli