为什么要使用三向比较运算符 (<=>) 而不是双向比较运算符？这有优势吗？

Question

#include <compare>
#include <iostream>

int main()
{ 
   auto comp1 = 1.1 <=> 2.2;
   auto comp2 = -1 <=> 1;
   std::cout << typeid(comp1).name()<<"\n"<<typeid(comp2).name();
}

输出：

结构 std::partial_ordering
结构 std::strong_ordering

我知道如果操作数具有整数类型，则运算符将返回一个 prvalue 类型std::strong_ordering。我也知道操作数是否有浮点类型，运算符会产生类型的纯右值std::partial_ordering。

但是为什么我应该使用三向比较运算符而不是双向运算符（==, !=, <, <=, >, >=）？这对我有什么好处吗？

Answer 1

它可以 在一次操作中确定顺序。
其他运算符需要进行两次比较。

其他运营商的总结：

• 如果a == b是假的，你不知道是否a < b或a > b
• 如果a != b是真的，你不知道是否a < b或a > b
• 如果a < b是假的，你不知道是否a == b或a > b
• 如果a > b是假的，你不知道是否a == b或a < b
• 如果a <= b是真的，你不知道是否a == b或a < b
• 如果a >= b是真的，你不知道是否a == b或a > b

一个很好的副作用是所有其他运算符都可以根据 实现<=>，并且编译器可以为您生成它们。

另一个副作用是人们可能会对<=>数学中的等价箭头的使用感到困惑，自从打字机获得这三个符号以来，它就已经如此了。
（我个人非常的恼火如何a <=> b为“truthy”当且仅当a和b是不等价的。）

Answer 2

主要优点（至少对我而言）是该运算符可以默认用于类，这将自动支持类的所有可能比较。IE

#include <compare>

struct foo {
    int a;
    float b;
    auto operator<=>(const foo& ) const = default;
};

// Now all operations used before are defined for you automatically!

auto f1(const foo& l, const foo& r) {
    return l < r;
}

auto f2(const foo& l, const foo& r) {
    return l > r;
}

auto f3(const foo& l, const foo& r) {
    return l == r;
}

auto f4(const foo& l, const foo& r) {
    return l >= r;
}

auto f5(const foo& l, const foo& r) {
    return l <= r;
}

auto f6(const foo& l, const foo& r) {
    return l != r;
}

以前，所有这些操作都必须在类中定义，这既麻烦又容易出错——因为每当向类中添加新成员时，就必须记住重新访问这些操作。

Answer 3

使用你自己的判断。

飞船操作员的重点不是专门用于比较对象。它的要点是允许编译器从宇宙飞船运算符中合成其他比较运算符。

如果您不需要特别回答小于、等于或大于的问题，则不需要直接调用它。使用对您有意义的运算符。

但是如果你需要让一个类型具有可比性，你只需要编写 2 个函数（宇宙飞船和相等）而不是 6 个。 在编写这样一个函数时，你可以在有问题的单个类型上使用宇宙飞船运算符（如果它们是可比的）以这样的方式）。这使得实现这些功能变得更加容易。

飞船操作员允许你做的另一件事是告诉你比较将提供什么样的排序。部分，强，或其他。这在理论上可能很有用，但总体而言相当罕见。

Answer 4

宇宙飞船操作符是由 Herb Sutter 提出的，并被委员会采纳，用 C++ 20 实现，详细报告可以在这里查阅，或者如果你更喜欢讲座，这里你可以看到这个人自己做案例的视频它。在报告的第 3/4 页中，您可以看到主要用例：

C++20 之前版本所需的比较运算符实现位于以下类中：

class Point
{
    int x;
    int y;

public:
    friend bool operator==(const Point &a, const Point &b) { return a.x == b.x && a.y == b.y; }
    friend bool operator<(const Point &a, const Point &b) { return a.x < b.x || (a.x == b.x && a.y < b.y); }
    friend bool operator!=(const Point &a, const Point &b) { return !(a == b); }
    friend bool operator<=(const Point &a, const Point &b) { return !(b < a); }
    friend bool operator>(const Point &a, const Point &b) { return b < a; }
    friend bool operator>=(const Point& a, const Point& b) { return !(a < b); }
    // ... non-comparisonfunctions ...
};

将被替换为：

class Point
{
    int x;
    int y;

public:
    auto operator<=>(const Point &) const = default; 
    // ... non-comparison functions ...
};

因此，为了回答您的问题，重载operator<=>为类成员允许您对类对象使用所有比较运算符，而无需实现它们，operator==如果没有另外声明，则默认它也默认，这在术语中自动实现operator!=，使所有比较操作都可用一个单一的表达。此功能是主要用例。

我想指出的是，如果不引入C++20 的默认比较功能，宇宙飞船运算符就不可能实现。

默认三向比较

[...]
设R是返回类型，每对子对象a，b比较如下：
[...]
...如果R是std::strong_ordering，结果是：

a == b ? R::equal : a < b ? R::less : R::greater

否则，如果R是std::weak_ordering，则结果为：

a == b ? R::equivalent : a < b ? R::less : R::greater

否则 ( Ris std::partial_ordering)，结果为：

a == b ? R::equal : a < b ? R::less : b < a ? R::greater : R::unordered

根据任何重载的规则operator<=>，默认<=>重载还允许将类型与<、<=、>和进行比较>=。

如果operator<=>是默认的并且operator==根本没有声明，那么operator==就是隐式默认的。

它还允许operator ==仅默认，这将实现operator !=，尽管不像前者那么通用，但这也是一个有趣的可能性。