C++20三路比较运算符()怎么用？C++ spaceship operator详解【C++20】

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三路比较运算符（spaceship operator），也就是 ，是 C++20 引入的核心特性之一，用来简化类类型的比较逻辑。它不是替代所有比较运算符，而是让编译器能自动合成 ==、!=、、、>、>= 这六个关系运算符——只要你定义了 或者用 =default 让编译器生成。

一、 返回什么类型？

三路比较运算符返回一个“比较类别”（comparison category）类型的值，最常用的是：

• std::strong_ordering：适用于可完全排序、无歧义的类型（如整数、字符串）
• std::weak_ordering：允许等价但不可区分（比如忽略大小写的字符串比较）
• std::partial_ordering：支持“不可比较”的情况（如浮点数里的 NaN）

多数自定义类型用 std::strong_ordering 就够了。返回方式通常是：

return a <=> b;

如果成员本身支持 （比如内置类型、标准容器、其他已定义 spaceship 的类），直接委托即可。

二、怎么写一个 运算符？

有两种主流写法：

• 手动定义：在类内声明并实现 operator(const T&) const
• 默认合成：写 operator(const T&) const = default;，编译器按成员顺序逐个比较

例如：

struct Person {
    std::string name;
    int age;

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

这行 =default 等价于按 name 比较，相等再比 age，自动返回 std::strong_ordering。

如果要自定义逻辑（比如年龄优先），可以手动写：

auto operator<=>(const Person& other) const {
    if (auto cmp = age <=> other.age; cmp != 0) return cmp;
    return name <=> other.name;
}

三、和 == 运算符的关系

C++20 规定：如果你只定义了 ，编译器**不会自动合成 ==**（这是常见误解）。但你可以：

• 显式默认 operator==：bool operator==(const T&) const = default;
• 或者干脆不写 ==，而依赖 的结果（ab == 0 等价于 a==b），不过这样会失去短路和性能优化

推荐做法是两者都 =default，既简洁又高效：

struct Point {
    int x, y;
    auto operator<=>(const Point&) const = default;
    bool operator==(const Point&) const = default;
};

四、什么时候不能用 =default？

当类含有不能比较的成员（比如 std::mutex、函数指针、或某些不支持 的第三方类型），=default 会编译失败。这时你得手动实现 ，跳过不可比成员，或用其他逻辑（比如只比 ID 字段）。

另外注意：如果类有引用成员、const 成员或不支持默认比较的基类，=default 可能受限，需检查编译器报错。

基本上就这些。 不是黑魔法，本质是把重复的手写比较逻辑交给编译器或统一入口，写起来更少出错，读起来更清晰。用对了，连 std::sort、std::map 都能无缝配合。