基于逻辑与的多变量比较：实现匹配原有运算符的<=>运算符

原结构体定义如下，其所有比较运算符均通过逻辑与逐个判断成员条件：

struct point {
    float x, y;
    
    bool operator ==(point p) { return x == p.x && y == p.y; }
    bool operator <(point p) { return x < p.x && y < p.y; }
    bool operator <=(point p) { return x <= p.x && y <= p.y; }
    bool operator >(point p) { return x > p.x && y > p.y; }
    bool operator >=(point p) { return x >= p.x && y >= p.y; }
};

尝试迁移到C++20的<=>运算符时遇到困难，现有接近的实现如下：

std::partial_ordering operator<=>(const point& p) const {
   std::partial_ordering c = x <=> p.x;
   if((y <=> p.y) != c) return std::partial_ordering::unordered;
   return c;
}

但该实现仅对<、>运算结果正确，<=、>=运算结果错误。例如point(0, 0) <= point(0, 1)本应返回true，但此实现返回unordered，导致默认生成的<=运算符判断错误。

核心问题 #

原结构体的比较逻辑不是标准的偏序/全序关系，而是一种「全分量满足」的谓词判断：

• a < b 要求a.x < b.x 且 a.y < b.y
• a <= b 要求a.x <= b.x 且 a.y <= b.y

而<=>运算符的设计目标是表达对象间的排序关系（比如字典序、逐成员优先级比较），它的返回值（strong_ordering/partial_ordering）描述的是两个对象在排序中的相对位置，无法直接对应这种「全与」的逻辑。

可行方案 #

方案1：保留显式定义的比较运算符（推荐）

由于原有逻辑和<=>的语义不兼容，最直接的方式是继续显式定义所有比较运算符，不需要使用<=>。这种方式逻辑清晰，完全保留原有行为，不会出现语义冲突。

方案2：用<=>配合手动重载冲突运算符

如果一定要使用<=>，需要手动重载<=、>=等运算符，因为默认生成的版本会依赖<=>的结果，而这和原有逻辑不符。示例代码如下：

struct point {
    float x, y;

    bool operator ==(const point& p) const { return x == p.x && y == p.y; }
    std::partial_ordering operator<=>(const point& p) const {
        // 仅用于支持==、!=、<、>，匹配原有逻辑
        if (x < p.x && y < p.y) return std::partial_ordering::less;
        if (x > p.x && y > p.y) return std::partial_ordering::greater;
        if (*this == p) return std::partial_ordering::equivalent;
        return std::partial_ordering::unordered;
    }

    // 手动重载<=，保留原有逻辑
    bool operator <=(const point& p) const {
        return x <= p.x && y <= p.y;
    }

    // 手动重载>=，保留原有逻辑
    bool operator >=(const point& p) const {
        return x >= p.x && y >= p.y;
    }
};

注意：这种方式需要确保手动重载的运算符完全覆盖原有逻辑，避免依赖<=>生成的默认版本。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vtable