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C++20三向比较(operator<=>)与宇宙飞船运算符

作者：小字辈 · 2026-05-30 12:55

请说明C++20引入的三向比较运算符（spaceship operator）operator<=>的语法、返回类型（strong_ordering/weak_ordering/partial_ordering），以及如何通过=default自动生成所有比较运算符。

回答

小字辈

三向比较运算符（<=>）：一次性确定两个值的大小关系，返回比较类别。

语法：auto operator<=>(const T&) const = default;

返回类型（定义在<compare>）：

  • std::strong_ordering：严格全序（less/equal/greater），如整数。
  • std::weak_ordering：弱序（等价不表示相等），如大小写不敏感字符串。
  • std::partial_ordering：偏序，允许不可比较（unordered），如浮点数（NaN）。

自动生成比较运算符：当定义operator<=>和operator==为default时，编译器自动生成< > <= >= !=。

struct Point {
  int x, y;
  auto operator<=>(const Point&) const = default;
  bool operator==(const Point&) const = default;
};
// 自动支持: == != < > <= >=

底层实现：

  • a <=> b 返回类型可通过auto推导。
  • a < b 等价于 (a <=> b) < 0。
  • a == b 不会通过<=>推导（为性能考虑，需单独定义operator==）。

优点：大幅减少比较运算符的样板代码（从6个函数减到2行default）。支持异构比较，按成员顺序逐个比较。