c++20中的三路比较运算符()是什么_太空船操作符的用法与排序实现

C++20的三路比较运算符通过auto operator简化对象比较,支持默认生成或自定义逻辑,提升代码可维护性。

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在C++20中,三路比较运算符(也被称为“太空船操作符”)写作 ,它提供了一种简洁、统一的方式来实现对象之间的比较。这个运算符之所以被称为“太空船”,是因为它的形状 看起来像一艘小飞船。

三路比较的基本作用

传统的C++中,要支持完整的比较操作(如 ==, !=, , >=),通常需要重载多个运算符。C++20引入了 ,让编译器可以自动生成这些比较逻辑。

三路比较的结果有三种可能:

如果左操作数小于右操作数,返回一个表示“小于”的值 如果相等,返回“等于” 如果大于,返回“大于”

具体返回类型取决于参与比较的类型,常见的返回类型包括:

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std::strong_ordering:用于完全可排序且相等意味着不可区分的类型(如 int) std::weak_ordering:用于可排序但相等不意味完全相同的类型(如字符串忽略大小写) std::partial_ordering:用于可能存在无法比较的情况(如浮点数中的 NaN)

基本用法示例

定义一个简单的结构体,并使用三路比较:

#include #include struct Point {    int x, y;    // 自动生成所有比较运算符    auto operator(const Point&) const = default;};int main() {    Point a{1, 2}, b{1, 3};    if (a < b) std::cout << "a < b\n";    if (a <= b) std::cout << "a <= b\n";    if (a != b) std::cout << "a != b\n";    return 0;}

只要写下 auto operator(const Point&) const = default;,编译器就会按成员顺序自动比较每个字段,生成所有需要的比较行为。

手动控制比较逻辑

有时你希望自定义比较方式。比如只按 x 坐标排序:

auto operator(const Point& other) const {    return x  other.x; // 忽略 y}

也可以组合多个字段:

auto operator(const Point& other) const {    if (auto cmp = x  other.x; cmp != 0)        return cmp;    return y  other.y;}

这种写法先比较 x,如果不等就返回结果;否则继续比较 y。

在排序中的应用

标准库算法如 std::sort 可以直接利用三路比较提供的信息。例如:

#include #include std::vector points = {{3,1}, {1,4}, {2,2}};std::sort(points.begin(), points.end());// 自动使用 operator 实现升序排列

不需要额外传入比较函数对象,只要类型支持比较操作即可。

基本上就这些。三路比较简化了代码,减少了样板,同时保持高效和清晰。合理使用 能让类的比较逻辑更易维护。

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