为何__int128搭配std::cmp_less在不同C++标准编译选项下表现异常？

以下是测试用的C++代码：

#include <cstdint>
#include <utility>
#include <iostream>
int main() {
__int128 a = -1; 
__int128 b = 1; 
if (std::cmp_less(a, b)) { 
    std::cout << "less" << std::endl;
}
}

编译现象 #

• 使用编译选项 -std=gnu++2b（或 -std=gnu++20）时，代码可正常编译运行；
• 使用 -std=c++20 或 -std=c++23 时，编译失败，报错信息如下：

In file included from <source>:2:
/opt/compiler-explorer/gcc-13.2.0/include/c++/13.2.0/utility: In instantiation of 'constexpr bool std::cmp_less(_Tp, _Up) [with _Tp = __int128; _Up = __int128]':
<source>:11:18:   required from here
/opt/compiler-explorer/gcc-13.2.0/include/c++/13.2.0/utility:141:49: error: static assertion failed
  141 |       static_assert(__is_standard_integer<_Tp>::value);
      |                                                 ^~~~~
/opt/compiler-explorer/gcc-13.2.0/include/c++/13.2.0/utility:141:49: note: 'std::integral_constant<bool, false>::value' evaluates to false
/opt/compiler-explorer/gcc-13.2.0/include/c++/13.2.0/utility:142:49: error: static assertion failed
  142 |       static_assert(__is_standard_integer<_Up>::value);
      |                                                 ^~~~~
/opt/compiler-explorer/gcc-13.2.0/include/c++/13.2.0/utility:142:49: note: 'std::integral_constant<bool, false>::value' evaluates to false
Compiler returned: 1

原因解释 #

1. __int128 是 GCC 专属扩展类型：C标准并未定义__int128，它是GCC为支持128位整数运算提供的非标准扩展，不属于C标准规定的整数类型范畴。
2. std::cmp_less 的标准模式检查：std::cmp_less是C20引入的标准比较函数，在标准编译模式（-std=c++20/c++23）下，GCC的标准库实现会通过__is_standard_integer这个内部类型 trait 做静态断言，确保传入的参数是C标准定义的整数类型（比如int、long long、int64_t等），而__int128不满足这个条件，因此触发断言失败。
3. GNU扩展模式的适配：当使用-std=gnu++xx系列编译选项时，GCC会启用自身的扩展特性，同时对标准库做适配修改——让__is_standard_integer识别__int128为“符合要求的整数类型”，从而绕过静态断言，代码就能正常编译。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ferenc Deak