自定义比较对象始终返回相同结果时，C++标准容器（如std::set/std::map）的预期行为是什么？

这个问题问到了C有序容器的一个关键规则——当你给std::set、std::map这类依赖排序的容器用了一个始终返回相同结果的比较谓词（不管一直是true还是false），这直接违反了C标准对这类容器的核心要求，最终结果是未定义行为（Undefined Behavior）。咱们结合标准规则和你给出的例子来详细拆解：

首先明确C++标准的硬性要求 #

std::set和std::map的比较谓词必须满足**严格弱序（Strict Weak Ordering）**的规则，这是容器能正确工作的基础。严格弱序需要满足以下几个核心条件：

• 自反性：对任意元素x，comp(x, x)必须返回false（不能判定元素自己比自己"大"或"小"）
• 非对称性：如果comp(x, y)为true，那么comp(y, x)必须为false
• 传递性：如果comp(x, y)和comp(y, z)都为true，那么comp(x, z)也必须为true
• 等价传递性：如果x和y等价（即!comp(x,y) && !comp(y,x)），y和z等价，那么x和z也必须等价

你的例子违反了哪些规则？ #

你定义的operator>被硬编码为始终返回false，然后用greater<A>作为std::set的比较谓词（greater会调用这个重载的operator>）。咱们对应规则看：

• 自反性：comp(a,a)返回false，这一条是满足的；
• 但对于任意两个不同的A对象a和b，comp(a,b)和comp(b,a)都返回false，这直接违反了严格弱序的非对称性和等价逻辑——容器会认为所有元素都是等价的，因为!comp(a,b) && !comp(b,a)始终为true。

你看到的g++-10行为只是未定义行为的一种表现 #

你测试时发现set只保留了第一个元素，这只是编译器实现的一种可能结果，而非标准规定的预期行为。为什么会这样？因为std::set插入元素时，会用比较谓词查找是否存在等价元素——当所有元素都被判定为等价时，后续的插入请求都会被容器拒绝。

但请记住：未定义行为意味着标准不对任何结果负责。换成MSVC、clang或者不同版本的g++，完全可能出现其他情况：比如程序崩溃、错误地插入所有元素、甚至出现逻辑混乱的元素顺序。你不能依赖当前g++的表现来编写代码。

正确的做法是什么？ #

解决这类问题的核心是让比较谓词严格遵守严格弱序。比如针对你的A结构体，正确的operator>应该这样写：

bool operator > (const A& first, const A& second) {
    // 先比较int成员，再比较double成员，确保有明确的排序逻辑
    if (first.i_mem != second.i_mem) {
        return first.i_mem > second.i_mem;
    }
    return first.d_mem > second.d_mem;
}

这样的谓词能正确区分元素的大小关系，满足严格弱序的所有要求，容器的行为也会完全符合标准预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dinesh Maurya