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C++20中头文件compare的使用

article 2024/9/28 20:55:46

<compare>是C++20中新增加的头文件，此头文件是language support库的一部分。它包括：concepts、classes、customization point objects、functions。

1.concepts：三向比较运算符<=>，目的是简化比对对象的过程，支持所有六种关系运算符(==、!=、>、>=、<、<=)，返回表示比较结果的枚举值，这个枚举值可以被用来决定两个对象是否相等、小于或大于另一个对象，详细介绍参考：https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/140078283 ，测试代码如下：所有std::cout都会输出

namespace {
auto compare = []<typename T>(const T & x, const T & y) {
	return x <=> y;
};

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

const std::string str1{ "abc" }, str2{ "Abc" }, str3{ "abc" };

template<class Ord>
void print_cmp_type()
{
	if constexpr (std::is_same_v<Ord, std::strong_ordering>)
		std::cout << "strong ordering\n";
	else if constexpr (std::is_same_v<Ord, std::weak_ordering>)
		std::cout << "weak ordering\n";
	else if constexpr (std::is_same_v<Ord, std::partial_ordering>)
		std::cout << "partial ordering\n";
	else
		std::cout << "illegal comparison result type\n";
}

} // namespace

int test_compare_concepts()
{
	constexpr auto x{ 1 }, y{ 2 }, z{ 1 };
	if (compare(x, y) < 0) std::cout << x << " < " << y << std::endl;
	if (compare(y, x) > 0) std::cout << y << " > " << x << std::endl;
	if (compare(x, z) == 0) std::cout << x << " == " << z << std::endl;

	if (compare(str2, str1) < 0) std::cout << str2 << " < " << str1 << std::endl;
	if (compare(str1, str2) > 0) std::cout << str1 << " > " << str2 << std::endl;
	if (compare(str1, str3) == 0) std::cout << str1 << " == " << str3 << std::endl;

	return 0;
}

2.classes：

三向比较的结果类型：枚举值，支持所有六种关系运算符(==, !=, <, <=, >, >=)

类std::strong_ordering：有4种有效值：less、equal、equivalent、greater。

类std::weak_ordering：有3种有效值：less、equivalent、greater。

类std::partial_ordering：有4种有效值：less、equivalent、greater、unordered。

std::compare_three_way：执行三向比较，一般不直接调用。

std::compare_three_way_result：三向比较运算符的结果类型。

int test_compare_classes()
{
	if (compare(str2, str1) == std::strong_ordering::less) std::cout << str2 << " < " << str1 << std::endl;
	if (compare(str1, str2) == std::strong_ordering::greater) std::cout << str1 << " > " << str2 << std::endl;
	if (compare(str1, str3) == std::strong_ordering::equal) std::cout << str1 << " == " << str3 << std::endl;

	constexpr float x{ 1.f }, y{ 2.f }, z{ 1.f };
	if (compare(x, y) == std::weak_ordering::less) std::cout << x << " < " << y << std::endl;
	if (compare(y, x) == std::weak_ordering::greater) std::cout << y << " > " << x << std::endl;
	if (compare(x, z) == std::weak_ordering::equivalent) std::cout << x << " == " << z << std::endl;

	constexpr Point p1{ 1,2 }, p2{ 2,3 };
	auto ret = p1 <=> p2;
	if (ret == std::partial_ordering::less) std::cout << "p1 < p2" << std::endl;
	if (std::compare_three_way{}(p1, p2) == std::strong_ordering::less) std::cout << "p1 < p2" << std::endl;

	print_cmp_type<std::compare_three_way_result_t<int>>(); // strong ordering
	print_cmp_type<std::compare_three_way_result_t<double>>(); // partial ordering

	return 0;
}

执行结果如下图所示：

3.customization point objects：

std::strong_order:执行三向比较并生成std::strong_ordering类型的结果。

std::weak_order：执行三向比较并生成std::weak_ordering类型的结果。

std::partial_order：执行三向比较并生成std::partial_ordering类型的结果。

std::compare_strong_order_fallback：执行三向比较并生成std::strong_ordering类型的结果，即使运算符<=>不可用。

std::compare_weak_order_fallback：执行三向比较并生成std::weak_ordering类型的结果，即使运算符<=>不可用。

std::compare_partial_order_fallback：执行三向比较并生成std::partial_ordering类型的结果，即使运算符<=>不可用。

测试代码如下，所有std::cout都会输出

int test_compare_customization_point_objects()
{
	if (std::strong_order(str1, str2) == std::strong_ordering::greater) std::cout << str1 << " > " << str2 << std::endl;
	if (std::weak_order(str2, str1) == std::weak_ordering::less) std::cout << str2 << " < " << str1 << std::endl;
	if (std::partial_order(str1, str3) == std::partial_ordering::equivalent) std::cout << str1 << " == " << str3 << std::endl;

	if (std::compare_strong_order_fallback(str1, str2) == std::strong_ordering::greater) std::cout << str1 << " > " << str2 << std::endl;
	if (std::compare_weak_order_fallback(str2, str1) == std::weak_ordering::less) std::cout << str2 << " < " << str1 << std::endl;
	if (std::compare_partial_order_fallback(str1, str3) == std::partial_ordering::equivalent) std::cout << str1 << " == " << str3 << std::endl;

	return 0;
}

4.functions：std::is_eq、std::is_neq、std::is_lt、std::is_lteq、std::is_gt、std::is_gteq，比较函数，这些函数将三向比较的结果转换为六个关系运算符之一的结果，依次为==、!=、<、<=、>、>=。

测试代码如下，所有std::cout都会输出

int test_compare_functions()
{
	if (std::is_eq(std::strong_order(str1, str3))) std::cout << str1 << " == " << str3 << std::endl;
	if (std::is_neq(std::strong_order(str1, str2))) std::cout << str1 << " != " << str2 << std::endl;

	if (std::is_lt(std::weak_order(str2, str1))) std::cout << str2 << " < " << str1 << std::endl;
	if (std::is_lteq(std::weak_order(str2, str1))) std::cout << str2 << " <= " << str1 << std::endl;

	if (std::is_gt(std::partial_order(str1, str2))) std::cout << str1 << " > " << str2 << std::endl;
	if (std::is_gteq(std::partial_order(str1, str3))) std::cout << str1 << " >= " << str3 << std::endl;

	return 0;
}

GitHub：https://github.com/fengbingchun/Messy_Test

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