C++20三向比较运算符()可自动生成全部六个比较运算符,支持默认实现(= default)或手动返回std::strong_ordering等类型,需确保成员可比较且operator==逻辑一致。

在 C++20 中,三向比较运算符(operator),俗称“太空船运算符”(spaceship operator),能让你用一个函数**自动生成所有六个比较运算符**(==、!=、、、>、>=),大幅减少样板代码,还能保证语义一致性。
基本写法:声明并默认实现
最简单的方式是让编译器为你生成默认的三向比较:
- 在类中声明
operator并加上= default - 要求所有成员变量都支持三向比较(即有
operator或可被隐式转换为支持类型)
例如:
struct Point {int x, y;
auto operator(const Point&) const = default;
};
这样,Point{1,2} == Point{1,2}、Point{1,3} 等全部可用——编译器按成员顺序逐个比较,类似字典序。
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
手动实现:控制比较逻辑
当需要自定义比较行为(比如忽略大小写、按特定优先级排序),可以手动返回 std::strong_ordering、std::weak_ordering 或 std::partial_ordering:
-
std::strong_ordering:完全有序,支持==和所有大小关系(推荐用于大多数场景) -
std::weak_ordering:允许相等但不可比(如浮点 NaN 的部分情况) -
std::partial_ordering:更宽松,支持未定义序(极少手动用)
示例(字符串忽略大小写比较):
#include#include
struct CaseInsensitiveString {
std::string s;
auto operator(const CaseInsensitiveString& rhs) const {
// 转小写后比较(简化示意,实际建议用 locale 或 std::tolower)
std::string a = toLower(s), b = toLower(rhs.s);
return a b;
}
private:
static std::string toLower(const std::string& str) { /* ... */ }
};
与 operator== 的关系:注意一致性
C++20 规定:如果你显式定义了 operator,且没写 operator==,编译器会自动生成一个基于 == 的默认 operator==(即调用 a b == 0)。但若你同时写了 operator==,它**不会被覆盖**,也不会自动同步——这可能导致不一致。
- 安全做法:只定义
operator,让编译器推导==和!= - 如果必须手写
operator==(如性能关键路径),请确保其逻辑与operator完全一致
注意事项和常见坑
- 基类或成员没有
operator?编译失败。需确保所有参与比较的类型都支持(内置类型、标准容器、带= default的类等均支持) - 返回类型不能随意写成
int;必须是标准 ordering 类型,否则无法触发自动合成其他比较运算符 - 若类含指针或自定义资源,
= default是按位比较——可能不符合语义,此时应手动实现 - 模板类中使用时,记得加
constexpr和noexcept提升泛用性(如constexpr auto operator(const T&) const noexcept = default;)










