C++20三向比较运算符详解

三向比较运算符可以用于确定两个值的大小顺序，也被称为太空飞船操作符。使用单个表达式，它可以告诉一个值是否等于，小于或大于另一个值。

它返回的是类枚举（enumeration-like）类型，定义在 <compare> 与 std 名称空间中。其运算的结果如下：

数据类型	值	含义
如果操作数为整数类型，其结果称为 `强排序(strong_ordering)`	`strong_ordering::less`	左边的操作数小于右边的操作数
	`strong_ordering::greater`	左边的操作数大于右边的操作数
	`strong_ordering::equal`	左边的操作数等于右边的操作数
如果操作数为浮点类型，其结果称为 `偏序(partial_ordering)`	`partial_ordering::less`	左边的操作数小于右边的操作数
	`partial_ordering::greater`	左边的操作数大于右边的操作数
	`partial_ordering::equivalent`	左边的操作数等于右边的操作数
	`partial_ordering::unordered`	无法比较时（有一个非数字）
如果操作数为自己实现的类型，称为 `弱排序(weak_ordering)`	`weak_ordering::less`	左边的操作数小于右边的操作数
	`weak_ordering::greater`	左边的操作数大于右边的操作数
	`weak_ordering::equivalent`	左边的操作数等于右边的操作数

三向比较运算符的用法

三向比较运算符的使用方式如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int i{ 11 };
    strong_ordering result{ i <=> 0 };
    cout << typeid(result).name() << endl;

    if (result == strong_ordering::less) { cout << "less" << endl; };
    if (result == strong_ordering::greater) { cout << "greater" << endl; };
    if (result == strong_ordering::equal) { cout << "equal" << endl; };

    return 0;
}

可以得到以下的输出结果

复制代码

struct std::strong_ordering
greater

同时，<compare> 还提供了一些函数来解释排序结果，有以下几种：std::is_eq()，is_neq()，is_lt()，is_lteq()，is_gt()，is_gteq()。

使用的方式如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <compare>
using namespace std;

int main() {
    int i{ 11 };
    strong_ordering result{ i <=> 0 };
    cout << typeid(result).name() << endl;

    if (is_lt(result)) { cout << "less" << endl; };
    if (is_gt(result)) { cout << "greater" << endl; };
    if (is_eq(result)) { cout << "equal" << endl; };

    return 0;
}

三向比较运算符的作用

在编写自己的类时，如果需要实现比较运算符，在 C++20 之前，通常要重载 6 个比较运算符：（>，<，<=，>=，==, !=）。在 C++20 引入了三向比较运算符以后，就可以只重载 <=> 与 == 后，其他的运算符会由编译器为我们生成。（在 C++20 中，重载了 == 后，!= 也会自动重载）

以下是使用示例：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <compare>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    MyClass(int ini) : _data{ ini } {}

    auto operator<=>(const MyClass& other) const {
        return this->_data <=> other._data;
    }
    auto operator==(const MyClass& other) const {
        return this->_data == other._data;
    }
private:
    int _data;
};

int main() {
    MyClass a{ 10 }, b{ 20 };

    if (a < b) {
        cout << "a < b" << endl;
    }
    if (a != b) {
        cout << "a != b" << endl;
    }

    return 0;
}

可以得到以下的运算结果：

复制代码

a < b
a != b