C++中如何使用三路比较运算符_比较运算符重载指南

c++++20的三路比较运算符通过减少冗余代码简化了比较操作。1. 它允许编译器自动推导出其他比较运算符（、=、==、!=），只需定义一个运算符；2. 返回类型如std::strong_ordering、std::weak_ordering或std::partial_ordering可精确描述比较结果；3. 支持自定义比较逻辑，例如point结构体先比较x坐标再比较y坐标；4. 对于无法全序比较的情况，如包含nan的浮点数，返回std::partial_ordering并处理unordered状态；5. 与自定义比较函数相比，更简洁且适用于简单比较逻辑，而复杂场景仍需传统方式。这提高了代码可维护性并清晰表达了比较语义。

C++20引入的三路比较运算符（，也称为宇宙飞船运算符）简化了比较操作的定义，允许编译器自动推导出其他比较运算符（如、=、==、!=）。它返回一个可以指示小于、等于或大于的值，从而减少了冗余代码。

解决方案

1. 引入头文件： 首先，包含头文件，它定义了三路比较运算符相关的类型和函数。

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   #include <compare>

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2. 定义运算符： 在你的类或结构体中，定义运算符。这个运算符应该返回以下类型之一：

   
   • std::strong_ordering: 如果所有成员都参与比较，且相等性是可区分的（即，a == b 和 a b == 0 始终一致）。
   • std::weak_ordering: 如果所有成员都参与比较，但相等性是不可区分的（即，a == b 和 a b == 0 不一定一致，例如浮点数的比较）。
   • std::partial_ordering: 如果某些成员可能无法比较（例如，浮点数中的NaN），或者比较没有意义。

   #include 
   #include <compare>
   
   struct Point {
       int x;
       int y;
   
       auto operator<=>(const Point& other) const {
           if (x != other.x) {
               return x <=> other.x;
           }
           return y <=> other.y;
       }
   };
   
   int main() {
       Point p1{1, 2};
       Point p2{1, 3};
   
       if (p1 < p2) {
           std::cout << "p1 < p2" << std::endl;
       } else {
           std::cout << "p1 >= p2" << std::endl;
       }
       return 0;
   }

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3. 编译器自动推导： 定义了运算符后，编译器会自动推导出其他的比较运算符（、=、==、!=）。这意味着你只需要定义一个运算符，就可以使用所有的比较运算符，大大减少了代码量。

4. 自定义比较逻辑： 可以根据类的成员变量自定义比较逻辑。上面的例子中，Point结构体首先比较x坐标，如果x坐标相等，则比较y坐标。

三路比较运算符相比传统比较运算符的优势？

传统的比较运算符需要分别定义==、!=、、=，代码冗余且容易出错。三路比较运算符只需要定义一个运算符，编译器自动推导出其他的比较运算符，减少了代码量，提高了代码的可维护性。而且，三路比较运算符可以更清晰地表达比较的语义，例如，std::strong_ordering、std::weak_ordering、std::partial_ordering可以更精确地描述比较的结果。

如何处理无法进行全序比较的情况？

有些类型（比如包含浮点数的结构体）可能无法进行全序比较，因为浮点数可能包含NaN值。在这种情况下，应该返回std::partial_ordering。同时，需要注意，std::partial_ordering的结果可能包含std::partial_ordering::unordered，这意味着两个值无法比较。处理这种情况需要额外的逻辑，例如，可以定义一个函数来判断两个值是否可以比较。

#include 
#include <compare>
#include 

struct FloatPoint {
    float x;
    float y;

    auto operator<=>(const FloatPoint& other) const {
        if (std::isnan(x) || std::isnan(other.x) || std::isnan(y) || std::isnan(other.y)) {
            return std::partial_ordering::unordered;
        }
        if (x != other.x) {
            return x <=> other.x;
        }
        return y <=> other.y;
    }
};

int main() {
    FloatPoint p1{1.0f, 2.0f};
    FloatPoint p2{1.0f, NAN};

    auto result = (p1 <=> p2);
    if (result == std::partial_ordering::unordered) {
        std::cout << "Cannot compare p1 and p2" << std::endl;
    } else if (p1 < p2) {
        std::cout << "p1 < p2" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "p1 >= p2" << std::endl;
    }

    return 0;
}

三路比较运算符与自定义比较函数有什么区别？

自定义比较函数（例如，传递给std::sort的比较函数）可以实现更复杂的比较逻辑，但需要手动实现所有的比较运算符。三路比较运算符简化了这个过程，只需要定义一个运算符，编译器自动推导出其他的比较运算符。如果只需要简单的比较逻辑，三路比较运算符是更好的选择。如果需要更复杂的比较逻辑，或者需要与旧代码兼容，自定义比较函数可能更合适。此外，三路比较运算符是类成员函数，而自定义比较函数可以是自由函数或函数对象，这在某些场景下会影响使用方式。

以上就是C++中如何使用三路比较运算符_比较运算符重载指南的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！