C++20 飞船运算符

2024-07-18 13:15:57 浏览数 (1)

如果知道我会死在哪里,那我将永远不去那个地方 -查理 芒格

简介

不同于之前的6种比较运算符:<、>、==、!= <=、>=。C 20提出一种的新的比较运算符——飞船运算符。

飞船运算符也即三路比较运算符(Three-way comparison)。形式如下:

代码语言:javascript复制
lhs <=> rhs

使用场景

类外

用于进行比较,与<、>、==、!= <=、>=用法相同,只是返回值不同。示例代码如下:

代码语言:javascript复制
#include <compare>
void using_three_way()
{
  int a =10;
  int b =20;

  std::strong_ordering  res = a<=>b;

  if (res<0)
  {
    std::cout << "a < b n";
  }
  else if (res ==0)
  {
    std::cout << "a = b n";
  }
  else
  {
    std::cout << "a > b n";
  }
}

注意:

1. 如果lhs和rhs中,只存在一个bool类型,则出现编译错误

代码语言:javascript复制
  bool a =10.0;
  int b = 5;
  auto   res = a<=>b;//error

2. 如果操作数存在窄化,则会出现编译错误,

代码语言:javascript复制
  unsigned int i = 1;
  auto r = -1 < i;    // existing pitfall: returns ‘false’
  auto r2 = -1 <=> i;//error

类内

当自定义类型的数据需要提供比较运算符,可以通过重载<=>运算符,借助编译器生成所有的比较运算符及友元函数。

在出现三路比较运算符前。需要重载6个比较运算符,如下:

代码语言:javascript复制
//cpp 20前
struct myValue {
  int value;
  constexpr myValue(int value) : value{ value } { }
  bool operator==(const myValue& rhs) const { return value == rhs.value; }
  bool operator!=(const myValue& rhs) const { return !(*this == rhs); }
  bool operator<(const myValue& rhs)  const { return value < rhs.value; }
  bool operator<=(const myValue& rhs) const { return !(rhs < *this); }
  bool operator>(const myValue& rhs)  const { return rhs < *this; }
  bool operator>=(const myValue& rhs) const { return !(*this < rhs); }
};

如上代码可以实现自定义数据类型myValue的比较,但是如上代码没有书写int和myValue进行比较的友元函数,如下的代码会出现编译错误,

代码语言:javascript复制
//cpp 20前
constexpr bool is_gt_42(const myValue& a) {
  return 42 < a;
}

而在C 20后,只需重载三路比较运算符即可,如下:

代码语言:javascript复制
struct myValue {
  int value;
  constexpr myValue(int value) : value{ value } { }
  std::strong_ordering operator<=>(const myValue& int_wrapper)const =default;
};

仅重载三路比较运算符不仅实现了上述6个关系运算符重载的功能,还具备类外比较的友元函数的功能。

由以上代码可知,<=>更加简洁高效,同时,则如下的代码存在编译错误。

返回值

如果<=>的操作数为整数返回std::strong_ordering;

如果<=>的操作数存在浮点数返回std::partial_ordering;

如果<=>的操作数是相同类型的枚举,操作符则会将操作数转换为枚举数值类型的<=>操作结果,如int的操作结果std::strong_ordering;

如果至少有一个操作数是指向对象的指针或指向成员的指针,则对两个操作数应用数组到指针转换、指针转换和限定转换,将它们转换为复合指针类型,并返回std::strong_ordering;

总结

三路比较运算符提高了比较的效率。如在类外可以直接通过通过三路比较运算符比较两个操作数的大小、等于关于关系,C 20前至少需要比较2次。同理,类内可以通过重载<=>运算符替代之前的6个操作符的重载及友元函数。

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