自定义operator<=>为何导致std::three_way_comparable返回false？

问题出在std::three_way_comparable的底层要求上：它不仅要求类型定义了operator<=>，还要求类型满足std::equality_comparable（即拥有合法的相等比较运算符operator==）。

• 使用默认生成的operator<=>(const UDTC&, const UDTC&) = default;时，编译器会自动合成对应的operator==，因此UDTC满足所有特性要求，检测返回true。
• 自定义实现operator<=>时，编译器不会自动生成operator==，此时UDTC缺少相等比较运算符，不满足std::equality_comparable，最终导致std::three_way_comparable检测失败。

修复代码 #

只需要给UDTC补充显式的operator==即可，两种方式都可以：

方式一：手动实现operator==

#include <cstdio>
#include <compare>

using namespace std;

struct UDTC
{
    int i_;
    UDTC(int i) : i_(i) {}

    friend std::strong_ordering operator<=>(const UDTC &lhs, const UDTC &rhs) {
        return lhs.i_ <=> rhs.i_;
    }
    // 补充相等比较运算符
    friend bool operator==(const UDTC& lhs, const UDTC& rhs) {
        return lhs.i_ == rhs.i_;
    }
};


int main(void)
{
    if constexpr (std::three_way_comparable<UDTC>) {
        fprintf(stderr, "UDTC is three_way_comparable\n");
    } else {
        fprintf(stderr, "UDTC is NOT three_way_comparable\n");
    }
}

方式二：默认生成operator==（更简洁）

#include <cstdio>
#include <compare>

using namespace std;

struct UDTC
{
    int i_;
    UDTC(int i) : i_(i) {}

    friend std::strong_ordering operator<=>(const UDTC &lhs, const UDTC &rhs) {
        return lhs.i_ <=> rhs.i_;
    }
    // 默认生成相等比较运算符
    friend bool operator==(const UDTC&, const UDTC&) = default;
};


int main(void)
{
    if constexpr (std::three_way_comparable<UDTC>) {
        fprintf(stderr, "UDTC is three_way_comparable\n");
    } else {
        fprintf(stderr, "UDTC is NOT three_way_comparable\n");
    }
}

补充后，std::three_way_comparable<UDTC>会返回true，和默认生成<=>的效果一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DRH