如何将带显式成员函数比较器的std::set作为类数据成员？

问题背景 #

我使用的是C++17标准，std::set是一个模板类型，定义如下：

template<
    class Key,
    class Compare = std::less<Key>,
    class Allocator = std::allocator<Key>
> class set;

可以直接将std::set作为类的数据成员：

#include <set>

class Foo
{
    std::set<size_t> someSet_;
};

也可以显式指定lambda作为比较函数：

#include <set>

auto compare = [](size_t index1, size_t index2) {
    return index1 < index2;
};

class Foo
{
public:
    Foo() : someSet_(compare)
    {
    }

private:
    std::set<size_t, decltype(compare)> someSet_;
};

但当尝试用类的非静态成员函数作为比较器时，以下代码无法编译：

#include <set>
#include <vector>

class Foo
{
public:
    Foo() : someSet_(compare) // 无法编译
    {
    }

private:
    bool compare(size_t index1, size_t index2) const
    {
        return someVector_[index1] < someVector_[index2];
    }

    std::vector<int> someVector_;
    std::set<size_t, decltype(compare)> someSet_; // 无法编译
};

问题：如何正确声明并初始化someSet_，使其能够使用Foo::compare()成员函数作为比较器？

解决方案 #

方法1：用捕获this的lambda作为比较器 #

直接在构造函数中定义捕获当前对象指针的lambda，作为std::set的比较器，同时注意成员变量的声明顺序（someVector_要在someSet_之前）：

#include <set>
#include <vector>

class Foo
{
public:
    Foo() : someSet_(
        [this](size_t index1, size_t index2) {
            return compare(index1, index2);
        }
    )
    {
    }

private:
    bool compare(size_t index1, size_t index2) const
    {
        return someVector_[index1] < someVector_[index2];
    }

    std::vector<int> someVector_;
    std::set<size_t, decltype([this](size_t, size_t){return false;})> someSet_;
};

或者更简洁地直接在lambda内实现逻辑，避免额外成员函数：

#include <set>
#include <vector>

class Foo
{
public:
    Foo() : someSet_(
        [this](size_t index1, size_t index2) {
            return someVector_[index1] < someVector_[index2];
        }
    )
    {
    }

private:
    std::vector<int> someVector_;
    std::set<size_t, decltype([this](size_t, size_t){return false;})> someSet_;
};

方法2：自定义比较器类，持有对象引用 #

定义一个嵌套的比较器类，它持有Foo的const引用，这样就能访问Foo的成员：

#include <set>
#include <vector>

class Foo
{
public:
    Foo() : someSet_(Comparator{*this})
    {
    }

private:
    struct Comparator {
        const Foo& owner;
        bool operator()(size_t index1, size_t index2) const {
            return owner.someVector_[index1] < owner.someVector_[index2];
        }
    };

    std::vector<int> someVector_;
    std::set<size_t, Comparator> someSet_;
};

注意事项 #

• 非静态成员函数需要依赖对象实例才能调用，因此不能直接作为std::set的比较器类型（decltype(compare)得到的是成员函数指针类型，而std::set需要的是可独立调用的对象类型）。
• 成员变量声明顺序很重要：someVector_必须在someSet_之前，确保构造someSet_时someVector_已经完成初始化。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1387866