C++中的（“spaceship”，三向比较）运算符是什么？

Question

当我试图学习C++运算符的时候，我无意中在cppreference.com上发现了一个奇怪的比较运算符，^*在如下表中：

“好吧，如果这些是C++中常见的运算符，我最好学会它们”，我想。但我想要弄清楚这个谜团的一切努力都没有成功。即使在这里，在堆栈溢出，我没有运气在我的搜索。

如果有的话，这个运算符到底是做什么的？

_{*同时CPPreference.com更新了该页，现在包含有关<=>运算符的信息。}

Answer 1

由于所引用的网页已更改，此答案已变得不相关

您引用的网页已损坏。那天它被编辑了很多，不同的部分不是同步的。我看的时候的状态是：

在页面的顶部，它列出了当前存在的比较运算符(C++14)。那里没有<=>。

在页面的底部，他们本应该列出相同的操作员，但他们笨手笨脚地加上了这个未来的建议。

gcc还不知道<=>（对于-std=C++14，永远不会知道），因此它认为您指的是A<=>B。这是对错误消息的解释。

如果您在五年后尝试同样的事情，您可能会得到一个更好的错误消息，比如<=>not part of C++14.

Answer 2

在2017-11-11日，ISO C++委员会通过了Herb Sutter关于<=>“宇宙飞船”三向比较运算符的建议，作为C++20中增加的新特性之一。在题为一致性比较的论文中，Sutter，Maurer和Brown演示了新设计的概念。关于该建议的概述，本文摘录如下：

表达式a<=>b返回一个对象，如果a b则比较>0，如果a和b相等/等价则比较==0。

常见情况：要使用memberwise语义编写类型X与类型Y的所有比较，只需编写：

auto X::operator<=>(const Y&) =default;

高级案例：要编写类型X与类型Y的所有比较，只需编写取Y的运算符<=>，如果需要，可以使用=default获得memberwise语义，并返回适当的类别类型：

• 如果您的类型自然支持<，则返回一个_ordering，并且我们将高效地生成对称的<,>,<=,>=,==,和！=；否则返回_equality,我们将高效地生成对称的==和！=.
• 返回strong_if对于您的类型a==b意味着f(a)==f(b)（可替换性，其中f只读取可使用公共常量成员访问的比较显著状态），否则返回weak_。

五个比较类别定义为std::类型，每个类别具有以下预定义值：

+--------------------------------------------------------------------+
|                  |          Numeric  values          | Non-numeric |
|     Category     +-----------------------------------+             |
|                  | -1   | 0          | +1            |   values    |
+------------------+------+------------+---------------+-------------+
| strong_ordering  | less | equal      | greater       |             |
| weak_ordering    | less | equivalent | greater       |             |
| partial_ordering | less | equivalent | greater       | unordered   |
| strong_equality  |      | equal      | nonequal      |             |
| weak_equality    |      | equivalent | nonequivalent |             |
+------------------+------+------------+---------------+-------------+

这些类型之间的隐式转换定义如下：

值为{ less、 equal、 greater}的
• strong_ordering隐式转换为：
  • weak_ordering值{较小、等效、较大}
  • Partial_Ordering值{较小、等效、较大}
  • strong_equality值{unequal,equal,unequal}
  • weak_equality值{非等价,等价,非等价}
  • Partial_Ordering值{较小、等效、较大}
  • weak_equality值{非等价,等价,非等价}
  • weak_equality值{非等价,等价,非等价,非等价,非等价}
  • weak_equality值{等价和非等价}

  引入<=>令牌。字符序列<=>标记为旧源代码中的<=>。例如，x<&y::operator<=>需要添加一个空格以保留其含义。

  可重载运算符<=>是一个三元比较函数，其优先级高于<和低于<<。它返回一个可以与Literal0进行比较的类型，但允许其他返回类型，例如支持表达式模板。在该语言和标准库中定义的所有<=>运算符都返回前面提到的5个std::比较类别类型之一。

  对于语言类型，提供了以下内置的<=>同类型比较。除另有说明外，所有都是constexpr。不能使用标量提升/转换异类调用这些比较。

  • 对于bool、integral和pointer类型，<=>返回strong_ordering。
  • 对于指针类型，允许不同的CV限定和派生到基的转换调用同构的内置<=>，并且存在内置的异构运算符<=>(t*,nullptr_t)。只有指向相同对象/分配的指针的比较才是常量表达式。
  • 对于基本浮点类型，<=>返回partial_ordering，并且可以通过将参数扩大到更大的浮点类型来进行异构调用。
  • 对于枚举，<=>返回与枚举的基础类型的<=>相同的值。
  • 对于nullptr_t，<=>返回strong_ordering并始终生成equal。
  • 对于可复制数组，t[N]<=>t[N]返回与t的<=>相同的类型，并执行词典式元素比较。其他数组没有<=>。
  • 对于void没有<=>。

  _{为了更好地理解该操作员的内部工作原理，请阅读原始论文。这正是我使用搜索引擎发现的。}

Answer 3

这称为三向比较运算符。

根据P0515论文建议：

有一个新的三元比较运算符<=>。表达式A<=>B返回一个对象，如果A 比较 <0；如果 A>B比较 0；如果 A和 B相等/等价，则比较 ==0。

要为您的类型编写所有比较，只需编写返回适当类别类型的operator<=>:

>

如果您的类型自然支持<，则返回an_ordering，并且我们将高效地生成<、、<=、==、==和！=；否则返回_equality,我们将高效地生成==和！=。

如果对于您的类型a==b暗示f(a)==f(b)（可替换性，其中f仅读取使用非私有常量接口可访问的比较显著状态），则返回strong，否则返回weag。

cppreference表示：

三元比较运算符表达式的形式为

lhs <=> rhs   (1)  

表达式返回一个对象，该对象

• 比较<0如果lhs
• 比较>0如果LHS>RHS
• 如果LHS和RHS相等/等价，则比较==0。