如何在使用std::string成员时使用默认的太空船操作符

Question

我有一个结构体，其中有一些POD类型和一个字符串成员。我想使用默认的“飞船运算符”来允许对我的结构进行等式操作，但是我在字符串成员方面遇到了一些问题。据我所知，应该支持 std::string 的 <=> ，但实际上似乎并非如此。 我有一个最小化的复现示例，以下是我从clang（版本14）获得的结果警告。奇怪的是，在godbolt中，即使回到clang 12，这个示例也不会产生任何警告/错误。我真的很感激关于我理解方面的指针，因为我对这个问题感到相当困惑。

#include <compare>
#include <string>

enum class MyEnum
{
    ZERO = 0,
    ONE = 1
};

struct MyStruct
{
    float a{};
    int b{};
    std::string c{};
    MyEnum d{};

    auto operator<=>(const MyStruct&) const = default;
};

int main()
{
    MyStruct my_struct;
    MyStruct my_other_struct;

    if(my_struct == my_other_struct)
    {
        return 0;
    }

    return 1;
}

$ clang --std=c++20 -Werror test.cpp                                                                                                                                                                                      
test.cpp:16:10: error: explicitly defaulted three-way comparison operator is implicitly deleted [-Werror,-Wdefaulted-function-deleted]
    auto operator<=>(const MyStruct&) const = default;
         ^
test.cpp:13:17: note: defaulted 'operator<=>' is implicitly deleted because there is no viable three-way comparison function for member 'c'
    std::string c{};
                ^
1 error generated.
$ clang --version                                                                                                                                                                                                         
Apple clang version 14.0.0 (clang-1400.0.29.202)

- rbv

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Apple Clang通常在支持新功能的库方面落后。 Apple Clang是“常规”Clang的一个分支。 - NathanOliver

对啊，我忘了苹果的clang不等于clang。谢谢你的快速回复！ - rbv

如果您只需要相等性比较，请尝试定义默认的相等性运算符，它应该被定义为 std::string 并且应该有效。 - sklott

如果你将 auto 改为 std::strong-ordering，它会编译吗？我不知道这个版本的 clang 是否支持该特性，也没有检查的方法。 - Barry

@sklott，我实际上需要一个std::set<MyStruct>，因此它需要具有所有比较运算符。我可能应该在问题的示例中包含它，抱歉！我知道我可以编写自己的比较运算符，但我只是想使用闪亮的新C++20功能的快捷方式！ - rbv

@Barry 哇，它确实可以编译！太棒了，我从来没有想过要尝试那个。非常感谢。 - rbv

Answer 1

根据评论，看起来这个版本的clang和它的标准库：

- 实现了`<=>`的语言特性，但是 - 还没有实现`<=>`的库扩展（具体来说是为`std::string`添加`<=>`）。

当你写：

struct MyStruct
{
    float a{};
    int b{};
    std::string c{};
    MyEnum d{};

    auto operator<=>(const MyStruct&) const = default;
};

默认情况下，<=> 的含义是使用 <=> 进行逐成员比较，并返回第一个不相等的成员的值。当你使用 auto 时，这就是在要求编译器为你推断比较类别 - 但与 auto 的典型用法不同（在典型用法中，所有返回类型必须相同，并且 auto 推断为该类型），在这里我们取所有比较类别的最小值。例如，如果我们有一个成员的 <=> 返回了 weak_ordering，而另一个成员的 <=> 返回了 strong_ordering，那么默认的 <=> 将返回 weak_ordering（而不是无法编译）。基本上，它做的是你预计它会做的事情。

但是 - 有时候仅仅使用默认的 <=> 是不够的，如果你的成员之一实际上还没有提供 <=>（就像这个例子中一样）。在这种情况下，手动编写所有比较将会很繁琐。因此，为了这个原因，还有另一种方式可以设置默认的 <=>（来自P1186）：你可以明确地提供一个比较类别：

struct MyStruct
{
    float a{};
    int b{};
    std::string c{};
    MyEnum d{};

    std::strong_ordering operator<=>(const MyStruct&) const = default;
};

这意味着，与其简单地进行逐成员的<=>比较，我们要做一些更复杂的操作：

• 如果成员具有<=>，则使用它。并且它必须满足比较类别的要求（在本例中，它可能会失败，因为float与不满足strong_ordering要求的partial_ordering进行比较，所以它将返回partial_ordering）。
• 如果成员没有提供<=>，我们会从==和<合成一个三路比较。

因此，在这种情况下：

struct MyStruct
{
    float a{};
    int b{};
    std::string c{};
    MyEnum d{};

    std::partial_ordering operator<=>(const MyStruct&) const = default;
};

会表现得像：

std::partial_ordering operator<=>(const MyStruct& rhs) const {
    // a and b provide <=>, so use it
    if (auto cmp = a <=> rhs.a; cmp != 0) return cmp;
    if (auto cmp = b <=> rhs.b; cmp != 0) return cmp;

    // c doesn't yet, so synthesize one
    if (auto cmp =
        (c == rhs.c ? partial_ordering::equivalent : 
         c < rhs.c  ? partial_ordering::less :
         c > rhs.c  ? partial_ordering::greater :
                      partial_ordering::unordered); cmp != 0) return cmp;

    // and d does, so use it
    return d <=> rhs.d;
}

这种语言特性的优势（正如我在那篇论文中所描述的）是一旦 std::string 提供了 <=>，你的实现将会自动接收并变得更高效（因为上述并不是一个很好的字符串实现，你应该使用 c.compare(rhs.c) <=> 0），而无需你自己完成所有的工作。

- Barry

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在那个条件语句集的最后一个条件中，为什么要将partial_ordering::unordered与0进行比较？ - 303