**在 C++20 中使用三向比较运算符的技巧**

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C++20 引入了三向比较运算符（<=>），也被称为“spaceship”运算符，它能简化排序、比较以及自定义类型的比较逻辑。本文从基础语法、自动生成比较器、以及与 STL 容器的协作等方面，系统阐述如何高效地利用三向比较运算符。

1. 基础语法

三向比较运算符返回 std::strong_ordering、std::weak_ordering 或 std::partial_ordering，其枚举值分别对应 <、==、>。示例：

#include <compare>
int main() {
    int a = 5, b = 7;
    if (a <=> b == std::strong_ordering::less) { /* … */ }
}

若仅需要标准的 <, ==, >，可以直接使用 return a <=> b;。

2. 自动生成比较器

C++20 提供 std::strong_ordering operator<=>(const X&, const X&) = default;，只要结构体或类满足以下条件即可自动生成比较函数：

  • 所有成员均可比较（支持 <=> 或 ==）。
  • 需要排序的成员顺序与定义顺序一致。
struct Point {
    int x, y;
    auto operator<=>(const Point&) const = default;
};

这样 Point{1,2} < Point{1,3} 将基于 x 再 y 进行比较。

3. 与 STL 容器协作

std::map、std::set 等容器默认使用 std::less，它内部会调用 <=>，因此若你的类型实现了三向比较运算符，插入、查找、排序将更加直观。

std::set <Point> s;
s.insert({2,3});
s.insert({1,5});

此处 set 会自动按 x 再 y 排序。

4. 与自定义排序函数的融合

有时需要对某些成员或属性进行自定义排序。可以通过 std::tie 与三向比较结合：

struct Employee {
    std::string name;
    double salary;
    auto operator<=>(const Employee& other) const {
        return std::tie(salary, name) <=> std::tie(other.salary, other.name);
    }
};

这里先按薪资比较，薪资相等时再按姓名。

5. 性能与可读性

  • 可读性提升：代码中可直接看到比较结果，无需拆分 if-else。
  • 性能：编译器可针对 operator<=> 生成更高效的比较序列，尤其在多成员比较时避免多次访问。

6. 常见坑

  • 不支持所有类型：若成员类型没有 <=>，编译会报错，需要手动提供 == 并使用 std::partial_ordering 或 std::weak_ordering。
  • 复合类型：std::vector、std::array 只在 C++20 之后才支持 <=>，使用时需确认编译器已开启 C++20。

7. 小结

三向比较运算符让 C++ 的比较逻辑更简洁、强大。通过默认实现、std::tie 组合以及与 STL 的无缝集成，可以让我们的代码既易于维护，又能获得编译器级的优化。只要在定义类时添加 auto operator<=>(const X&) const = default; 或自定义比较逻辑，即可享受到三向比较带来的便利。

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