如何实现可访问类成员变量的std::set自定义比较器

1. 嵌套的CenterComparator类作为独立的函数对象，默认无法直接访问外部ShapeDisplay类的非静态成员m_reference，你没有给比较器提供指向外部类成员的访问路径。
2. std::set的核心要求是排序谓词必须保持稳定的严格弱序关系，你当前设计中可以通过setReference动态修改参考点，一旦参考点变化，已经存入std::set的元素的排序关系就会被破坏，直接触发未定义行为，这是核心设计缺陷。

分两种场景处理：

场景1：参考点初始化后不再修改 #

可以给自定义比较器增加成员存储参考点的指针/引用，构造std::set时传入初始化好的比较器实例即可：

• 注意ShapeDisplay的成员初始化顺序：必须先初始化m_reference，再初始化m_shapes，避免比较器持有未初始化的内存地址。
• 优化比较逻辑：距离比较无需开平方，直接比较距离平方即可，既提升效率也避免浮点精度误差。

场景2：需要动态修改参考点 #

这种场景下std::set完全不适用，排序规则动态变化会导致set的内部红黑树结构完全错乱。推荐改用std::vector存储元素，每次插入元素时按当前参考点计算距离后手动插入到对应位置，或者每次修改参考点后调用std::sort重排即可，实现成本远低于强行适配std::set。

#include <set>
#include <cmath>

struct Point
{
    int x;
    int y;
};

struct Rectangle
{
    int x;
    int y;
    int width;
    int height;
};

class ShapeDisplay
{
public:
    // 构造函数先初始化参考点，再初始化set的比较器
    explicit ShapeDisplay(Point init_ref): m_reference(init_ref), 
        m_shapes(CenterComparator(&m_reference)) {}

    void insertShape(Rectangle rect)
    {
        m_shapes.insert(rect);
    }

    // 如果要动态改参考点，这个接口不能保留，否则会破坏set结构
    // void setReference(Point reference)
    // {
    //     m_reference = reference;
    // }

private: 
    struct CenterComparator
    {
        // 构造时传入参考点指针
        explicit CenterComparator(const Point* ref): m_ref(ref) {}
        bool operator() (const Rectangle & a, const Rectangle & b) const 
        {
            // 直接比较平方距离，无需开方
            long long distA = (long long)(a.x - m_ref->x) * (a.x - m_ref->x) 
                            + (long long)(a.y - m_ref->y) * (a.y - m_ref->y); 
            long long distB = (long long)(b.x - m_ref->x) * (b.x - m_ref->x) 
                            + (long long)(b.y - m_ref->y) * (b.y - m_ref->y); 
            return distA < distB;
        }
    private:
        const Point* m_ref;
    };

    Point m_reference;
    std::set<Rectangle, CenterComparator> m_shapes;
};

#include <vector>
#include <algorithm>

struct Point
{
    int x;
    int y;
};

struct Rectangle
{
    int x;
    int y;
    int width;
    int height;
};

class ShapeDisplay
{
public:
    void insertShape(Rectangle rect)
    {
        // 计算当前矩形的距离平方
        auto get_dist = [this](const Rectangle& r) {
            return (long long)(r.x - m_reference.x) * (r.x - m_reference.x) 
                 + (long long)(r.y - m_reference.y) * (r.y - m_reference.y);
        };
        long long cur_dist = get_dist(rect);
        // 找到第一个距离大于当前值的位置插入，保持有序
        auto it = std::lower_bound(m_shapes.begin(), m_shapes.end(), cur_dist,
            [&](const Rectangle& r, long long dist) {
                return get_dist(r) < dist;
            });
        m_shapes.insert(it, rect);
    }

    void setReference(Point reference)
    {
        m_reference = reference;
        // 参考点变化后重排所有元素
        auto get_dist = [this](const Rectangle& r) {
            return (long long)(r.x - m_reference.x) * (r.x - m_reference.x) 
                 + (long long)(r.y - m_reference.y) * (r.y - m_reference.y);
        };
        std::sort(m_shapes.begin(), m_shapes.end(), [&](const Rectangle& a, const Rectangle& b) {
            return get_dist(a) < get_dist(b);
        });
    }

private:
    Point m_reference;
    std::vector<Rectangle> m_shapes;
};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者simplename