C++20的三向比较运算符

C++20中引入了一个全新的运算符，叫做三向比较运算符（ Three-way comparison operator ），也被称为 spaceship 运算符。它的主要作用是进行值（value）的比较，可以在比较过程中判断两个值是否相等、大小关系以及大小相等的情况。

语法

三向比较运算符的语法如下：

<=> operator ( const T& a, const T& b);

其中 T 表示进行比较的数据类型， a 和 b 分别表示需要进行比较的两个对象。

返回值

三向比较运算符的返回值类型为一个特殊的类型 std::strong_ordering，它包含三个枚举值：

• std::strong_ordering::less：如果 a 小于 b，则返回该值；
• std::strong_ordering::equal：如果 a 等于 b，则返回该值；
• std::strong_ordering::greater：如果 a 大于 b，则返回该值。

示例

下面展示了使用三向比较运算符对两个整数进行比较的例子：

#include <compare>
#include <iostream>

int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;

    std::strong_ordering result = a <=> b;

    if (result == std::strong_ordering::less) {
        std::cout << "a < b" << std::endl;
    } else if (result == std::strong_ordering::equal) {
        std::cout << "a == b" << std::endl;
    } else if (result == std::strong_ordering::greater) {
        std::cout << "a > b" << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的例子中，我们使用了 <=> 运算符来比较两个整数 a 和 b，然后根据返回值来判断它们的大小关系。

自定义类型

三向比较运算符可以对自定义类型进行比较，只需要在类型中定义 operator<=> 运算符即可。

下面展示了如何在自定义结构体中使用三向比较运算符：

#include <compare>
#include <iostream>

struct Point {
    double x;
    double y;

    auto operator<=>(const Point&) const = default;
};

int main() {
    Point a {1.0, 2.0};
    Point b {2.0, 1.0};

    std::strong_ordering result = a <=> b;

    if (result == std::strong_ordering::less) {
        std::cout << "a < b" << std::endl;
    } else if (result == std::strong_ordering::equal) {
        std::cout << "a == b" << std::endl;
    } else if (result == std::strong_ordering::greater) {
        std::cout << "a > b" << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述代码中，我们将自定义结构体 Point 中的 <=> 运算符定义为默认值，这表示使用成员变量自动生成比较函数。对于标准类型（如整型、浮点型等），C++已经为它们定义好了默认的比较行为。用户自定义类型可以通过自定义 operator<=> 运算符来实现自己的比较行为。

总结

三向比较运算符是一个重要的新特性，它可以更加方便地进行值的比较。在实际编程中，我们通常需要对各种数据类型进行比较，三向比较运算符可以帮助我们更轻松地实现这一目的。