仅靠“小于运算“生存的map

对于初学STL的人来说，map可能是最全能的伙伴，只需敲下三个字母，一个天然有序，方便扩展，高效检索的数据结构就这样轻轻松松的产生了，这得益于C++的模版技术。在享受标准模版库带给我们便利的同时，我们也需要简单理解一下其内部的实现的某些关键机制，否则的话，就很可能就会犯下面这个的错误。

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

class CKey
{
public:
    CKey(const int keyValue, const string keyName)
        : m_KeyValue(keyValue), m_KeyName(keyName)
    {
    }

    bool operator < (const CKey &key) const
    {
        return m_KeyValue < key.m_KeyValue;
    }

    bool operator == (const CKey &key) const
    {
        return m_KeyName == key.m_KeyName;
    }

private:
    int m_KeyValue;
    string m_KeyName;
};

class CValue
{
};


int main()
{
    map<CKey, CValue> key2Value;

    CKey key(0, "Alpha");
    CValue value;
    key2Value.insert(make_pair(key, value));

    CKey objKey(1, "Alpha");
    auto it = key2Value.find(objKey); //顺便隆重推荐下C++11中的新特性，超爽的auto！
    cout << (it == key2Value.end());
}

上面的代码输出什么呢，答案是1，意味着objKey在key2Value中查找不到，虽然CKey重载的==运算符是以m_KeyName为判断依据，而objKey和key拥有相同的m_keyName，但是map似乎根本不领情。

真相就是，对于map而言，它只关心<运算符，所以上面CKey中重载的==运算符对于map而言是没有任何作用的。

接下来的问题就是，没有==运算，map怎么知道自己找到了符合要求的那个元素呢？

其实，map虽然不知道等于的定义，但是它通过小于符号，知道了另外一种等价的定义，如果!(a < b) && !(b < a)，那么a和b可以视为相等。

map的本质是一棵用key组建起来的红黑树（是一种对于每个树节点，左边元素全部小于父节点，右边元素全部大于父节点的平衡二叉树），find函数从map的根节点出发，如果根节点比要查找的F小，则移动到根节点的右子节点，否则移动到key节点的左子节点，再将移动后的节点视为根节点，重复上面的操作，直到遍历到某个节点没有需要的子节点为止。在遍历的过程中，关键的一点在于更新最后一个不小于F的树节点M（M初始为map的end()）。最后比较F < M是否成立，如果成立，说明map中不存在要查找的元素F，否则，说明找到了需要查找的元素，就是记录到的M，因为满足了!(M < F) && !(F < M)。

                                                            10

                                                             /\

                                                         5      15

                                                        /\        /\

                                                      3   6   12  17

例如要从上面的树中查找15这个值。初始M=end，首先10 < 15，遍历到15；15 !< 15，更新M=15，遍历到12；12 <15，寻找12的右子节点，为空，遍历结束。记录到的节点M=15，15 < M不成立，所以认为查找到了。

若要查找11这个值，同样初始M=end，首先10 < 11，遍历到15；15 !< 11，更新M=15，遍历到12；12！<11，更新M=12，寻找12的左子节点，为空，遍历结束。记录到的节点是M=12，11 < M成立，所以认为查找失败了。

具体情况推荐大家去看STL的源码，上面都是根据VC++ STL源码得到的。