聊聊C++20的三向比较运算符 `<=>`
C++20标准引入了许多新特性,其中之一是三向比较运算符 <=>
,也被称为太空船运算符。这个新运算符为C++程序员提供了一种全新的比较对象的方式,它能有效简化比较逻辑,避免编写多个比较运算符重载的情况。
为什么需要三向比较运算符?
在C++20之前,如果要完整地定义一个类型的比较行为,你需要重载四个运算符:==
、!=
、<
和 >
,有时还包括 <=
和 >=
。这不仅使得代码冗长,而且增加了出错的可能性,因为需要确保所有这些运算符之间的逻辑一致性是一件不容易的事情。
三向比较运算符引入后,开发者就可以用单一的运算符表达相同的意图。这提高了代码的简洁性和可读性,并有助于减少错误。
三向比较运算符的工作原理
三向比较运算符通过比较两个对象,返回一个表示它们比较结果的值。这个值可以告诉我们两个对象是否相等、一个是否小于另一个,或者一个是否大于另一个。
在C++20中,这个运算符返回的不是简单的整数,而是std::strong_ordering
、std::weak_ordering
或std::partial_ordering
中的一个值,这些都是定义在<compare>
头文件中的新类型。
认识新的比较类别
运算符<=>
返回的比较类别提供了不同级别的比较保证:
在C++20中引入了三向比较运算符<=>
,也称为太空船运算符,它允许在单个操作中进行全面的比较。与这个运算符一起引入的还有几种新的比较类别,分别是std::strong_ordering
、std::weak_ordering
和std::partial_ordering
。这些类别定义了比较的结果类型,并提供了不同的比较保证。
std::strong_ordering
std::strong_ordering
是指两个值之间存在强序关系,即可以明确地比较它们的大小。它提供了最强的比较保证,即总是可以确定两个值是相等的、第一个值小于第二个值,还是第一个值大于第二个值。
使用std::strong_ordering
的情况下,比较操作符(<=>
)将返回std::strong_ordering::equal
、std::strong_ordering::less
或std::strong_ordering::greater
中的一个,分别代表相等、小于和大于。这允许我们对比较结果进行清晰的布尔测试。
例如,基本数据类型(如整型和浮点型)之间的比较通常使用std::strong_ordering
。
std::weak_ordering
std::weak_ordering
提供了较弱的比较保证,它通常用于那些可以比较等价性,但不能总是完全确定排序关系的场合。例如,在某些情况下,两个不同的对象可能被视为等价的,尽管它们并不完全相等。
std::weak_ordering
返回std::weak_ordering::equivalent
、std::weak_ordering::less
或std::weak_ordering::greater
中的一个。std::weak_ordering::equivalent
表示两个值在某种意义上是等价的,不一定意味着它们是相等的,但在排序中可以被视为等价。
例如,当比较忽略大小写的字符串时,两个字符串可能具有weak_ordering
,因为在不考虑大小写的情况下,它们可以被视为等价的。
std::partial_ordering
std::partial_ordering
是最弱的比较保证,它用于那些可能没有完整排序关系的场合。在这种比较中,一些值可能无法相互比较,比如浮点数中的NaN(Not a Number)值。
std::partial_ordering
返回std::partial_ordering::less
、std::partial_ordering::equivalent
、std::partial_ordering::greater
或std::partial_ordering::unordered
中的一个。std::partial_ordering::unordered
表示两个值之间没有可定义的顺序。
例如,浮点数比较可能返回partial_ordering
,因为如果任意一个操作数是NaN,那么比较结果就是无序的。
这三种比较类别允许C++程序员更准确地指定他们的类或结构体比较操作的语义和行为。通过在operator<=>
的实现中返回适当的比较类别,我们可以为使用我们类型的代码提供清晰的比较语义,增加了代码的可读性和健壮性。这些新特性是C++20标准提供的类型系统增强的一部分,让C++程序更加安全、清晰且易于维护。
使用三向比较运算符
在自己的类中使用三向比较运算符很简单。你可以通过在类内声明一个返回三向比较结果的operator<=>
来实现。例如:
#include <compare>class MyValue {
public:int value;auto operator<=>(const MyValue&) const = default;
};
在这个例子中,MyValue
类默认地定义了三向比较运算符。现在,我们可以使用<=>
来比较MyValue
的实例,并使用结果进行进一步的比较:
MyValue a{5}, b{10};
auto result = a <=> b;
if (result < 0) {// a 小于 b
} else if (result > 0) {// a 大于 b
} else {// a 等于 b
}
结语
与模块(Modules)、协程(Coroutines)、概念(Concepts)等特性相比,三相比较运算符似乎微不足道,但从这一个小小的三相比较运算符的引入,我们可以看到C++的复杂之处与细心之处,因为周边的配套类型(std::strong_ordering、std::weak_ordering和std::partial_ordering)为比较语言提供了严格复杂的抽象,有助于编写出更清晰、更健壮的代码。通过三相比较运算符,我们也能一窥现代C++的发展趋势,提供了一种更为高效和直观的比较方法,也在语言层面上极大地简化了开发者的工作。
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由浙江工业大学主办,第五届物联网、人工智能与机械自动化国际学术会议 (IoTAIMA 2024) 将于2024年7月19-21日在浙江杭州召开。 会议旨在为从事物联网、人工智能与机械自动化的专家学者、工程技术人员、技术研发人员提供一个共享科研成果和前沿技术,了解学…...
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Linux-C语言实现一个进度条小项目
如何在linux中用C语言写一个项目来实现进度条?(如下图所示) 我们知道\r是回车,\n是换行(且会刷新) 我们可以用 \r 将光标移回行首,重新打印一样格式的内容,覆盖旧的内容,…...
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秒懂设计模式--学习笔记(5)【创建篇-抽象工厂】
目录 4、抽象工厂4.1 介绍4.2 品牌与系列(针对工厂泛滥)(**分类**)4.3 产品规划(**数据模型**)4.4 生产线规划(**工厂类**)4.5 分而治之4.6 抽象工厂模式的各角色定义如下4.7 基于此抽象工厂模式以品牌与系…...
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NBA总决赛揭幕体育博彩业寄望篮球盛宴提振业绩
智通财经APP获悉,随着周四晚上NBA总决赛的揭幕,波士顿凯尔特人队正准备迎战达拉斯小牛队,争夺篮球界的最高荣誉。这场七场四胜制的较量不仅在球场上备受瞩目,更在体育博彩界引发了热潮。BetMGM的首席营收官马特普雷沃斯特表示:“NBA总决赛是年度体育赛事的重头戏,它吸引了…...
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GPT-4o:重塑人机交互的未来
一个愿意伫立在巨人肩膀上的农民...... 一、推出 在人工智能(AI)领域,自然语言处理(NLP)技术一直被视为连接人类与机器的桥梁。近年来,随着深度学习技术的快速发展,NLP领域迎来了前所未有的变革…...
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基于文本来推荐相似酒店
基于文本来推荐相似酒店 查看数据集基本信息 import pandas as pd import numpy as np from nltk.corpus import stopwords from sklearn.metrics.pairwise import linear_kernel from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer from sklearn.feature_extrac…...
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微信小程序毕业设计-校车购票系统项目开发实战(附源码+论文)
大家好!我是程序猿老A,感谢您阅读本文,欢迎一键三连哦。 💞当前专栏:微信小程序毕业设计 精彩专栏推荐👇🏻👇🏻👇🏻 🎀 Python毕业设计…...
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java组合设计模式Composite Pattern
组合设计模式(Composite Pattern)是一种结构型设计模式,它允许你将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 // Component - 图形接口 interface Graphic {void draw()…...
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【Linux】为 VMware 的 Linux 系统(CentOS 7)设置静态IP地址
文章目录 准备工作查看 子网掩码 和 网关IP确认准备设置的虚拟机端口没有被占用 调整设置编辑配置文件配置文件说明 完成配置,准备测试使用命令终端连接服务器 我是一名立志把细节说清楚的博主,欢迎【关注】🎉 ~ 原创不易, 如果有…...