STL（Standard Template Library，标准模板库）之所以只采用两状态的比较器，主要是因为简单、 高效 和 充分性。简单性质意味着编写比较器更直观、易于理解；高效指的是函数调用次数减少，对性能有积极影响；充分性是指两状态比较已能完成所有排序和元素比较所需的逻辑操作。例如，std::sort 底层实现通过两状态比较器来确定元素间的顺序关系，保持算法的通用性和高性能。具体而言，两状态比较器仅返回“小于”（<）关系的判断，配合STL算法的运作机制，足以适应绝大多数场合的比较需求。
一、简单性
采用两状态比较器增加了代码的简单性。对于大部分排序和比较操作来说，我们只关心两个元素之间是否具有"小于"关系，这是一种非常直观的比较方式。在STL的设计中，通过"小于"比较，我们可以非常简单地推导出"大于"和"等于"。这样，算法实现者和使用者都可以专注于最基本的比较逻辑，从而使得代码更加简洁和易于理解。
二、高效性
使用两状态比较器也提高了算法的效率。这是因为在排序及其他数据结构操作中，要频繁进行元素间的比较。如果比较器拥有多余的状态，例如同时判断“大于”、“小于”和“等于”，这将涉及更复杂的逻辑判断和更多的函数调用，从而可能降低程序运行的效率。优化这些常用操作的效率是STL设计时的一个重要考虑。
三、充分性
两状态比较器的充分性即可满足大多数需求。对于排序算法来说，“小于”关系是一个完备的关系，可以通过它实现全序排序。也就是说，给定一个元素对(a, b)，我们可以通过将a < b与b < a的结果对比，得出三种状态 —— a小于b、a大于b或a等于b。这一特性意味着，尽管比较器只有两个状态，但它却能传达充足的信息用于执行复杂的算法和操作。
四、STL算法的适应性
STL算法被设计为能够通过最小化的接口和行为假设来适配各种数据结构。比较器的两状态设计正是遵循了这种最小化原则。通过这种设计，STL算法可以很容易地在不同的上下文中使用，只要提供一个满足两状态逻辑的比较器。这也鼓励了代码的重用和模块化。
五、扩展性与模板特化
尽管STL采取了两状态比较器，但这并不限制开发者根据特定需求扩展比较逻辑。利用C++的模板特化与重载机制，用户可以定义更多状态的比较器来满足特定场景下的使用。STL自身的设计给足了灵活性，使得在不破坏默认效率与简单性的基础上，通过继承和重载机制来实现更为丰富的比较操作。
六、结论
综上所述，STL选择两状态比较器是一种平衡功能性、复杂性和性能的设计决策。它基于最常见的比较需求，并允许高效和简明的算法实现。同时，STL的这种设计允许用户在需要时实施更复杂的比较器，使得标准模板库在保持简洁的同时又不失灵活性。
相关问答FAQs：
1. 在什么情况下STL只采用两状态的比较器？
STL只采用两状态的比较器是因为它符合STL中的基本原则：简洁性和效率性。两状态的比较器可以在元素的比较过程中快速确定元素的顺序，从而提高算法的效率。
2. STL为什么不采用多状态的比较器？
STL不采用多状态的比较器是为了避免增加算法的复杂性和内存的消耗。多状态的比较器需要更多的比较操作，使算法的执行时间变长。同时，采用多状态的比较器还需要存储额外的状态信息，增加了内存的使用。
3. STL的两状态比较器如何应对复杂的比较需求？
尽管STL的两状态比较器只能处理简单的比较需求，但可以通过自定义比较函数来应对复杂的比较需求。可以根据实际需求自定义比较函数，从而灵活地满足不同的排序需求。这种方式可以在保持STL简洁和高效的同时，实现个性化的比较操作。
