自定义operator<=>为何无法配合std::ranges::sort使用？

这完全符合C++20及后续版本的标准规则，并非编译器缺陷，原因如下：

核心差异：std::ranges::less与std::less的约束不同 #

std::ranges::sort默认使用std::ranges::less作为比较器，而std::ranges::less的operator()有严格的模板概念约束：它要求参与比较的类型满足std::totally_ordered_with概念。

std::totally_ordered_with依赖两个关键子概念：

• std::equality_comparable：要求类型存在合法的operator==，且满足等价关系的公理（自反、对称、传递）。
• std::three_way_comparable：要求类型存在operator<=>，且能产生合法的强序/弱序结果。

为什么自定义operator<=>会触发错误？ #

C++20标准明确规定：只有当operator<=>被声明为=default时，编译器才会自动生成对应的operator==。如果是手动实现的自定义operator<=>，编译器不会自动生成operator==。此时：

• 结构体A不满足std::equality_comparable概念，进而导致std::totally_ordered_with不成立。
• std::ranges::less的operator()因模板约束不满足而无法调用，最终触发std::invocable_v<std::ranges::less&,A&,A&>不成立的错误。

三个观察点的原因解析 #

1. std::sort可正常运行：
   传统std::sort使用的是std::less，它没有基于概念的严格约束，仅尝试调用operator<（而operator<可由自定义operator<=>自动生成），只要运行时行为符合严格弱序即可，不会在编译期强制检查equality_comparable。

2. 添加自定义operator==后正常：
   手动添加operator==后，结构体A满足std::equality_comparable概念，std::totally_ordered_with约束被满足，std::ranges::less的operator()可以正常调用。

3. 默认=default的operator<=>可正常运行：
   使用=default的operator<=>时，编译器会自动生成匹配的operator==，结构体A自然满足std::equality_comparable和std::totally_ordered_with概念，符合std::ranges::less的约束要求。

补充疑问：为什么std::ranges::less需要operator==？ #

并非std::ranges::less直接需要operator==，而是它依赖的std::totally_ordered_with概念要求类型满足全序关系——全序关系不仅需要可比较大小，还需要可判定等价性（即两个元素既不小于也不大于彼此的情况下，视为等价）。std::equality_comparable概念确保了等价性的合法判定，这是全序关系的必要组成部分，也是std::ranges::sort依赖严格弱序进行正确排序的基础。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PiotrNycz