为什么leetcode等OJ上Cpp的提交都以class solution而不是main函数作为入口?
这个问题很有意思，也确实是很多初次接触 LeetCode 等在线判题平台（OJ）的开发者可能会遇到的困惑。为什么它们偏爱 `class Solution` 而不是直接使用 `main` 函数来作为 C++ 提交的入口呢？这背后其实有几个核心的原因，我们可以从技术实现、平台设计以及用户体验等方面来详细分析。
1. 平台化测试的逻辑需求：解耦与自动化
这是最根本的原因。OJ 平台的核心目标是自动化地测试用户提交的代码。为了实现这一点，平台需要一个标准化的接口，能够清晰地识别出用户需要解决的特定问题。
问题导向的解决方案： 每一个 LeetCode 题目都是一个独立的问题，例如“两数之和”、“反转链表”等等。用户需要实现的，不是一个完整的、可以独立运行的程序，而是一个解决特定问题的函数或方法。
标准化接口： 如果每个用户都使用自己的 `main` 函数来驱动测试，那么 OJ 平台就需要解析和理解成千上万种不同的 `main` 函数结构，这会极大地增加平台的复杂度和维护成本。
预设的测试框架： LeetCode 等平台在后台运行着一套预设的测试框架。这个框架负责读取题目要求的数据输入，将其转换成用户代码能够调用的形式，然后调用用户提供的解决该问题的函数，最后将函数的输出与预期的结果进行比对。
`class Solution` 的作用： `class Solution` 的设计，实际上是为这个预设的测试框架提供了一个约定俗成的接口。平台知道要创建一个 `Solution` 类的实例，然后调用其中一个特定的公共方法（通常命名为题目名称，或者其他约定好的名字，如 `twoSum`, `reverseList` 等）。这样，平台只需要关心如何实例化 `Solution` 并调用该方法，而无需关心用户如何组织自己的 `main` 函数。
打个比方： 想象一下你要寄一个包裹。
`main` 函数入口： 如果每个人寄包裹都自己写一封信附在里面，说明包裹里是什么，怎么处理。邮局就需要花很多时间去读这些信，理解不同的指示。
`class Solution` 入口： 如果平台规定，你包裹里必须放一个标准格式的“订单卡”，上面写明了你要的商品编号、数量等信息。邮局只需要按照订单卡上的信息去仓库拿东西、打包、寄出。这样效率就高多了。
`class Solution` 就扮演了那个“订单卡”的角色，它向平台提供了一个清晰、标准化的请求（我需要解决这个问题，输入是这些，输出应该是什么）。
2. 面向对象的设计思路与封装
虽然 C++ 允许使用纯函数，但在许多现代软件开发实践中，面向对象（OOP）是一种主流的设计范式。LeetCode 等平台在一定程度上也在鼓励用户采用这种方式。
封装性： 将解决特定问题的方法封装在一个类中，可以更好地组织代码，尤其是当一个问题可能需要多个辅助函数或数据成员时。`Solution` 类可以包含这些私有成员，对外只暴露解决问题的公共接口。
状态管理： 有些问题可能需要一定的状态来辅助求解（例如，动态规划中的状态转移，或者需要维护一些全局变量的逻辑）。将这些状态封装在 `Solution` 类的成员变量中，比使用全局变量更安全，也更易于管理和测试。
模拟真实场景： 在实际的软件开发中，我们常常会遇到需要实例化一个对象来调用其方法的情况。使用 `class Solution` 也是在一定程度上模拟了这种面向对象的开发场景。
3. 避免命名冲突与全局空间的污染
如果在全局空间定义大量的函数，例如 `twoSum()`, `reverseList()`, `isPalindrome()` 等，当用户提交的代码越来越多，或者同一个用户在多个题目中都使用了相同的函数名时，就容易发生命名冲突。
类的命名空间： 将所有与特定问题相关的函数和数据都放在 `Solution` 类内部，就形成了一个独立的命名空间。这样，即使你在不同的题目中都实现了 `solve()` 函数，只要它们都在各自的 `Solution` 类里，就不会相互干扰。
隔离性： 这种设计也提供了更好的代码隔离性，防止一个问题的实现意外地影响到另一个问题。
4. 简化平台对用户代码的编译和链接
OJ 平台在测试时，通常会将用户的代码与它自己的测试代码进行编译和链接。
统一的头文件和链接器脚本： 平台内部有一个标准化的编译环境。它会提供一系列的头文件（如 `vector`, `string`, `ListNode`, `TreeNode` 等）以及一个“测试驱动”的代码文件。
预定义的类结构： 当平台知道用户代码会被编译成一个 `Solution` 类，并且它只需要调用 `Solution` 类的某个方法时，它的编译和链接过程会更加确定和高效。它不需要去寻找一个全局的 `main` 函数作为入口，也不需要处理用户自定义的各种 `main` 函数的链接逻辑。
平台会有一个模板文件，大致是这样的：
```cpp
// 平台提供的测试代码，用户看不到
include
include
// ... 其他需要的头文件
// LeetCode 提供的节点定义等
struct ListNode { / ... / };
struct TreeNode { / ... / };
// 用户提交的代码会被编译到这里
// class Solution {
// public:
// // 用户实现的方法
// // vector twoSum(vector& nums, int target) { / ... / }
// };
int main() {
// 平台在这里根据题目要求读取输入，创建 Solution 对象，调用方法，输出结果
// 例如：
// Solution sol;
// std::vector nums;
// int target;
// // ... 读取 nums 和 target ...
// std::vector result = sol.twoSum(nums, target);
// // ... 输出 result ...
return 0;
}
```
注意： 上面 `main` 函数中的内容是平台内部的逻辑，用户提交的代码实际上是填充到 `class Solution { ... };` 这部分。平台在编译时，会将用户的 `Solution` 类代码插入到它自己的测试框架中，然后编译成一个可执行文件。
总结一下为什么不用 `main` 函数：
自动化测试要求： `class Solution` 提供了一个标准化的、可预测的接口给 OJ 平台的测试框架。
解耦： 将用户提交的“解决问题”的代码与平台的“测试执行”代码解耦。
封装与组织： 有利于代码的封装，尤其是在问题需要辅助数据或状态时。
避免命名冲突： 类提供了独立的命名空间。
简化编译链接： 平台更容易构建统一的编译和链接流程。
所以，当你看到 LeetCode 的 C++ 提交模板中出现 `class Solution` 时，它实际上是平台为你量身定做的一个“容器”，你只需要在这个容器里填入解决问题的核心逻辑即可。平台会负责为你生成“如何调用”这个逻辑的 `main` 函数，并完成一切自动化测试工作。
1. 平台化测试的逻辑需求：解耦与自动化
这是最根本的原因。OJ 平台的核心目标是自动化地测试用户提交的代码。为了实现这一点，平台需要一个标准化的接口，能够清晰地识别出用户需要解决的特定问题。
问题导向的解决方案： 每一个 LeetCode 题目都是一个独立的问题，例如“两数之和”、“反转链表”等等。用户需要实现的，不是一个完整的、可以独立运行的程序，而是一个解决特定问题的函数或方法。
标准化接口： 如果每个用户都使用自己的 `main` 函数来驱动测试，那么 OJ 平台就需要解析和理解成千上万种不同的 `main` 函数结构，这会极大地增加平台的复杂度和维护成本。
预设的测试框架： LeetCode 等平台在后台运行着一套预设的测试框架。这个框架负责读取题目要求的数据输入，将其转换成用户代码能够调用的形式，然后调用用户提供的解决该问题的函数，最后将函数的输出与预期的结果进行比对。
`class Solution` 的作用： `class Solution` 的设计，实际上是为这个预设的测试框架提供了一个约定俗成的接口。平台知道要创建一个 `Solution` 类的实例，然后调用其中一个特定的公共方法（通常命名为题目名称，或者其他约定好的名字，如 `twoSum`, `reverseList` 等）。这样，平台只需要关心如何实例化 `Solution` 并调用该方法，而无需关心用户如何组织自己的 `main` 函数。
打个比方： 想象一下你要寄一个包裹。
`main` 函数入口： 如果每个人寄包裹都自己写一封信附在里面，说明包裹里是什么，怎么处理。邮局就需要花很多时间去读这些信，理解不同的指示。
`class Solution` 入口： 如果平台规定，你包裹里必须放一个标准格式的“订单卡”，上面写明了你要的商品编号、数量等信息。邮局只需要按照订单卡上的信息去仓库拿东西、打包、寄出。这样效率就高多了。
`class Solution` 就扮演了那个“订单卡”的角色，它向平台提供了一个清晰、标准化的请求（我需要解决这个问题，输入是这些，输出应该是什么）。
2. 面向对象的设计思路与封装
虽然 C++ 允许使用纯函数，但在许多现代软件开发实践中，面向对象（OOP）是一种主流的设计范式。LeetCode 等平台在一定程度上也在鼓励用户采用这种方式。
封装性： 将解决特定问题的方法封装在一个类中，可以更好地组织代码，尤其是当一个问题可能需要多个辅助函数或数据成员时。`Solution` 类可以包含这些私有成员，对外只暴露解决问题的公共接口。
状态管理： 有些问题可能需要一定的状态来辅助求解（例如，动态规划中的状态转移，或者需要维护一些全局变量的逻辑）。将这些状态封装在 `Solution` 类的成员变量中，比使用全局变量更安全，也更易于管理和测试。
模拟真实场景： 在实际的软件开发中，我们常常会遇到需要实例化一个对象来调用其方法的情况。使用 `class Solution` 也是在一定程度上模拟了这种面向对象的开发场景。
3. 避免命名冲突与全局空间的污染
如果在全局空间定义大量的函数，例如 `twoSum()`, `reverseList()`, `isPalindrome()` 等，当用户提交的代码越来越多，或者同一个用户在多个题目中都使用了相同的函数名时，就容易发生命名冲突。
类的命名空间： 将所有与特定问题相关的函数和数据都放在 `Solution` 类内部，就形成了一个独立的命名空间。这样，即使你在不同的题目中都实现了 `solve()` 函数，只要它们都在各自的 `Solution` 类里，就不会相互干扰。
隔离性： 这种设计也提供了更好的代码隔离性，防止一个问题的实现意外地影响到另一个问题。
4. 简化平台对用户代码的编译和链接
OJ 平台在测试时，通常会将用户的代码与它自己的测试代码进行编译和链接。
统一的头文件和链接器脚本： 平台内部有一个标准化的编译环境。它会提供一系列的头文件（如 `vector`, `string`, `ListNode`, `TreeNode` 等）以及一个“测试驱动”的代码文件。
预定义的类结构： 当平台知道用户代码会被编译成一个 `Solution` 类，并且它只需要调用 `Solution` 类的某个方法时，它的编译和链接过程会更加确定和高效。它不需要去寻找一个全局的 `main` 函数作为入口，也不需要处理用户自定义的各种 `main` 函数的链接逻辑。
平台会有一个模板文件，大致是这样的：
```cpp
// 平台提供的测试代码，用户看不到
include
include
// ... 其他需要的头文件
// LeetCode 提供的节点定义等
struct ListNode { / ... / };
struct TreeNode { / ... / };
// 用户提交的代码会被编译到这里
// class Solution {
// public:
// // 用户实现的方法
// // vector
// };
int main() {
// 平台在这里根据题目要求读取输入，创建 Solution 对象，调用方法，输出结果
// 例如：
// Solution sol;
// std::vector
// int target;
// // ... 读取 nums 和 target ...
// std::vector
// // ... 输出 result ...
return 0;
}
```
注意： 上面 `main` 函数中的内容是平台内部的逻辑，用户提交的代码实际上是填充到 `class Solution { ... };` 这部分。平台在编译时，会将用户的 `Solution` 类代码插入到它自己的测试框架中，然后编译成一个可执行文件。
总结一下为什么不用 `main` 函数：
自动化测试要求： `class Solution` 提供了一个标准化的、可预测的接口给 OJ 平台的测试框架。
解耦： 将用户提交的“解决问题”的代码与平台的“测试执行”代码解耦。
封装与组织： 有利于代码的封装，尤其是在问题需要辅助数据或状态时。
避免命名冲突： 类提供了独立的命名空间。
简化编译链接： 平台更容易构建统一的编译和链接流程。
所以，当你看到 LeetCode 的 C++ 提交模板中出现 `class Solution` 时，它实际上是平台为你量身定做的一个“容器”，你只需要在这个容器里填入解决问题的核心逻辑即可。平台会负责为你生成“如何调用”这个逻辑的 `main` 函数，并完成一切自动化测试工作。
网友意见
优点1：可以真正地比较算法的效率，
传统的一些OJ，一道题会要求你读入数据，运行算法再输出结果，运行时间包括了“读入数据”和“输出结果”。
相信很多在OJ上刷题的筒子们多少碰到过这样的事情，（1）cin太慢了，加一句std::ios::sync_with_stdio(false); （2）scanf还是太慢了，自己写一个input函数。
LeetCode和TopCoder这样的OJ要求你写一个类的接口，在评测的时候可以有效避免计算I/O的时间。
至于为什么要写一个类包含特定接口而不是直接写一个函数，是为了避免你写的其他函数和评测系统的函数冲突。
优点2：更简单的Special Judge
如果输入的结果是整数、字符串那还好办，逐个字符比较就好了，但是是一个浮点数呢？传统的OJ一般采用Special Judge的方法，自己写一个文件读入标准Ouput的浮点数和你的结果输出的浮点数，再比较两个浮点数相差值是否在限定范围内，多解问题同理。
我们来梳理一下传统OJ的Special Judge的流程：（1）你的程序读入input.txt；（2）你的程序输出output.txt；（3）Special Judge读入output.txt；（4）Special Judge程序读入标准输出standard.txt；（5）Special Judge程序比较output.txt和standard.txt；（6）得出评测结果。
而LeetCode可以避免output.txt的I/O。
有人会说，这岂不是LeetCode每一题都要写Special Judge，差不多，但是它也可以写类似于传统OJ的逐字符比较的评测模版啊。
缺点1：在自己的电脑上运行测试样例有点麻烦。
诚然，LeetCode自己提供了运行简单样例的方法。但是，如果自己想看一下比较大的数据下自己的算法到底问题出在什么地方，显然倒腾自己的电脑更舒服。
LeetCode中，如果输入的是一组数，往往函数的参数是一个vector，自己再写一个读入转成vector难免有些难受。更甚，如果函数的参数是一个List等等，就更蛋疼了。
缺点2：提交的时候不小心就把自己的测试代码复制进去了。
自己写了个测试样例，提交的时候不小心把它包含进去了。题目里面链表已经定义了，提交的时候还有链表的定义。
这些问题挺常见的。可以通过加一个宏定义来解决，但是，不得不说，提交的时候把宏定义的注释给取消了这一步还是不可避免。相较之下，传统OJ就友善很多。
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