如何优化std::map字符串键比较 避免两次完整字符串比对

std::map的比较逻辑为判断待查找值是否小于当前待比较值，这意味着当map的键为字符串类型时，若两个字符串相等，会对完整字符串执行两次比较。
我曾尝试通过记录上一次参与比较的字符串，当比对相同字符串时直接复用上一次的比较结果来规避该问题。但我确认这种实现不具备线程安全性，意味着每次使用该map都需要加锁。
以下是我的测试代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <string>
#include <map>

const char* lastComparedlhs = nullptr;
const char* lastComparedrhs = nullptr;
int lastCompResult = 0;

struct ComparerForMap
{
    bool operator()(const std::string& lhs, const std::string& rhs) const
    {
        if (rhs.data() == lastComparedlhs && lhs.data() == lastComparedrhs)
        {
            lastComparedlhs = nullptr;
            lastComparedrhs = nullptr;

            return lastCompResult != 0;
        }

        lastComparedlhs = lhs.data();
        lastComparedrhs = rhs.data();
        lastCompResult = lhs.compare(rhs);

        return lastCompResult < 0;
    }
};

int main()
{
    std::map<std::string, int> normalMap;
    std::map<std::string, int, ComparerForMap> specialMap;

    std::string str1(10000000, 'a');
    std::string str2(str1);
    
    normalMap[str1] = 123;
    specialMap[str1] = 123;

    auto start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    int n1 = normalMap[str2];
    auto stop1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(stop1 - start1);

    auto start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    int n2 = specialMap[str2];
    auto stop2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(stop2 - start2);

    std::cout << "normalMap: " << duration1.count() << '\n';
    std::cout << "specialMap: " << duration2.count() << "\npress enter to exit\n";

    // normalMap: about 4000000 ns
    // specialMap: about 2000000 ns

    char ch = getchar();
}

请问是否存在更优的实现方式？

你写的缓存上次比较结果的方案存在本质缺陷：除了线程不安全之外，它强依赖std::map内部对比较器的调用顺序，而C++标准从未对关联容器比较器的调用顺序、调用次数做强制约束，一旦更换标准库版本、调整编译优化选项，哪怕是单线程场景也可能触发未定义行为。
可根据实际业务场景选择以下更可靠的优化方案：

• 不需要对键做有序遍历时，直接替换为std::unordered_map。哈希表的查找逻辑仅需计算一次键哈希、做一次相等性校验，完全不存在两次全量字符串比较的问题，性能比你实现的hack比较器更高，且符合容器常规线程安全规则，不需要额外加锁。
• 必须使用有序std::map的场景，自定义带预校验信息的键类型：
  封装专属的字符串键结构，内部除了存储原始字符串，提前预计算并存储字符串长度、字符串哈希值。比较器按优先级执行判断：
  1. 先比较两个键的长度，长度不一致直接返回大小结果
  2. 长度一致再比较预存的哈希值，哈希不一致直接返回大小结果
  3. 只有长度、哈希完全相等时，才执行实际的字符串逐字符比较
     这种实现的比较器是完全无状态的，不存在全局共享变量，天然线程安全，能覆盖绝大多数长字符串比较的优化场景。
• 若使用C++20及以上版本，可利用三向比较特性优化。部分新版本标准库实现支持为std::map透传三向比较结果，避免等价判断时的第二次比较调用，使用前需要确认你所用的标准库版本是否支持该特性。

注意：永远不要在比较器内部用全局变量、静态变量缓存比较状态，这类基于库实现细节的hack写法可移植性极差，在不同环境下随时可能失效。

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