三元比较算子与减法有何不同？

Question

C++20中有一个新的比较运算符<=>。然而,我认为在大多数情况下,一个简单的减法效果很好：

int my_strcmp(const char *a, const char *b) {
    while (*a == *b && *a != 0 && *b != 0) {
        a++, b++;
    }
    // Version 1
    return *a - *b;
    // Version 2
    return *a <=> *b;
    // Version 3
    return ((*a > *b) - (*a < *b));
}

它们的效果是一样的。我真的不明白这有什么区别。

Answer 1

关于这种差异，这里有一些有意义的答案，但Herb Sutter在他的论文中特别指出：

<=>是针对类型实现者的：运算符<=>实现之外的用户代码（包括泛型代码）几乎永远不应该直接调用<=>（这在其他语言中已经发现了一个好的实践）；

因此，即使没有区别，运算符的意义也是不同的：帮助类编写器生成比较运算符。

减法运算符和“宇宙飞船”运算符之间的核心区别（根据Sutter的提议）是，重载运算符-给你一个减法运算符，而重载运算符<=>:

• 提供6个核心比较运算符（即使您将运算符声明为default:no code to write！）；
• 声明您的类是可比较的，是可排序的，以及顺序是总的还是部分的（在Sutter的建议中是强的/弱的）；
• 允许异类比较：您可以重载它以将您的类与任何其他类型进行比较。

其他区别在于返回值:运算符<=>将返回类的枚举，类指定类型是否可排序以及排序是强还是弱。返回值将转换为-1、0或1（不过Sutter为返回类型也指示距离留出了空间，就像strcmp所做的那样）。无论如何，假设返回值为-1,0,1，我们最终将在C++中得到一个真正的信号函数！(符号(x)==x<=>0)

Answer 2

以下是一些减法不起作用的情况：

1. 无符号类型。
2. 导致整数溢出的操作数。
3. 不定义运算符-的用户定义类型（可能是因为它没有意义-可以定义顺序而不定义距离的概念）。

我怀疑这份清单并非详尽无遗。

当然，至少可以为#1和#2找到变通方法。但是operator<=>的意图是封装这种丑陋。

Answer 3

该运算符解决了用减法得到的数字溢出问题：如果从接近int_min的负数中减去一个大的正数，则会得到一个不能表示为int的数字，从而导致未定义的行为。

虽然版本3没有这个问题，但它完全缺乏可读性：以前从未见过这个技巧的人需要一些时间才能理解。<=>运算符也修复了可读性问题。

这只是新运营商解决的一个问题。Herb Sutter的一致比较论文的2.2.3节谈到了在减法可能产生不一致结果的语言的其他数据类型中使用<=>。