使用 C++20 结构体的 Spaceship 运算符澄清 std::weak_ordering

Question

我正在学习 C++20 中的

std::strong_ordering

和

std::weak_ordering

。根据文档，

std::strong_ordering

要求等效值无法区分，而不是

std::weak_ordering

。

在研究

std::weak_ordering

时（特别是在宇宙飞船运算符

<=>

的背景下），我通常会遇到类似下面的例子，它代表一个乘法表达式：

// Represents a multiplication expression, the result of which is (multiplicand * multiplier)
struct Multiplication {
    int multiplicand;
    int multiplier;
};

这个结构体看起来应该是弱排序的，因为不同对的被乘数和乘数可以计算出相同的结果，这意味着等效值可以区分（Multiplication{3, 2}、Multiplication{6, 1}和乘法{1, 6} 从技术上讲都代表 6)。

但是，比较不同乘法结构体的简单方法实际上会返回

std::strong_ordering

，因为乘法结果是整数，因此是强有序的。

struct Multiplication {
    int multiplicand;
    int multiplier;

    // This actually returns std::strong_ordering by default
    auto operator<=>(MultiplicationExpression rhs) const 
    {
        return (multiplicand * multiplicator) <=> (rhs.multiplicand * rhs.multiplicator);
    }
};

在这种情况下，我有责任将返回类型显式注释为

std::weak_ordering

以使其在语义上准确吗？

Answer 1

根据文档，

std::strong_ordering

要求等效值不可区分，这与

std::weak_ordering

相反。

这是不正确的。它需要“可替代性”，在标准中定义为：

每当

f(a) == f(b)

为 true 时

a == b

为 true 的属性，其中

f

表示仅读取可通过参数的公共 const 成员访问的比较显着状态的函数。

这是一个非常狭隘的定义，允许

a

和

b

在数据上存在差异，只要它们不是“比较显着的”。

话虽这么说：

在这种情况下，我有责任将返回类型显式注释为

std::weak_ordering

以使其在语义上准确吗？

是的。编译器无法知道什么是“可替代的”，什么是不可替代的。这是一个语义属性，始终由程序员来定义。

是的，你的

Multiplication

结构是不可替代的。

请注意，解决此问题很容易：

std::weak_ordering operator<=>(MultiplicationExpression rhs) const = default;

您甚至不必定义该函数。