C++20三向比较符用法及实现全比较函数

C++20三向比较运算符（<=>）可自动生成全部六个比较运算符，支持默认实现（= default）或手动返回std::strong_ordering等类型，需确保成员可比较且operator==逻辑一致。

在 C++20 中，三向比较运算符（operator<=>），俗称“太空船运算符”（spaceship operator），能让你用一个函数**自动生成所有六个比较运算符**（==、!=、<、<=、>、>=），大幅减少样板代码，还能保证语义一致性。

基本写法：声明并默认实现

最简单的方式是让编译器为你生成默认的三向比较：

• 在类中声明 operator<=> 并加上 = default
• 要求所有成员变量都支持三向比较（即有 operator<=> 或可被隐式转换为支持类型）

例如：

这样，Point{1,2} == Point{1,2}、Point{1,3} < Point{2,1} 等全部可用——编译器按成员顺序逐个比较，类似字典序。

手动实现：控制比较逻辑

当需要自定义比较行为（比如忽略大小写、按特定优先级排序），可以手动返回 std::strong_ordering、std::weak_ordering 或 std::partial_ordering：

• std::strong_ordering：完全有序，支持 == 和所有大小关系（推荐用于大多数场景）
• std::weak_ordering：允许相等但不可比（如浮点 NaN 的部分情况）
• std::partial_ordering：更宽松，支持未定义序（极少手动用）

示例（字符串忽略大小写比较）：

与 operator== 的关系：注意一致性

C++20 规定：如果你显式定义了 operator<=>，且没写 operator==，编译器会自动生成一个基于 == 的默认 operator==（即调用 a <=> b == 0）。但若你同时写了 operator==，它**不会被覆盖**，也不会自动同步——这可能导致不一致。

• 安全做法：只定义 operator<=>，让编译器推导 == 和 !=
• 如果必须手写 operator==（如性能关键路径），请确保其逻辑与 operator<=> 完全一致

注意事项和常见坑

• 基类或成员没有 operator<=>？编译失败。需确保所有参与比较的类型都支持（内置类型、标准容器、带 = default 的类等均支持）
• 返回类型不能随意写成 int；必须是标准 ordering 类型，否则无法触发自动合成其他比较运算符
• 若类含指针或自定义资源，= default 是按位比较——可能不符合语义，此时应手动实现
• 模板类中使用时，记得加 constexpr 和 noexcept 提升泛用性（如 constexpr auto operator<=>(const T&) const noexcept = default;）