如何编写通用相等比较函数：优先用std::cmp_equal，失败回退operator==

我需要实现一个通用相等检查函数，优先使用std::cmp_equal（因其特性），对std::cmp_equal不支持的类型（如bool或自定义类型）则回退使用operator==。原本以为用requires表达式可轻松实现，但发现该写法在libc中有效，在libstdc中却触发static_assert错误。

代码示例：

#include <utility>

template <typename T, typename U>
auto generic_equal(T t, U u) {
    if constexpr (requires { std::cmp_equal(t, u); }) {
        return std::cmp_equal(t, u);
    } else {
        return t == u;
    }
}

struct A {
    friend bool operator==(A,A) = default;
};

int main() {
    generic_equal(false, false);
    generic_equal(-1, 5);
    generic_equal(A{}, A{});
}

核心问题：如何让编译器在requires阶段就判断std::cmp_equal是否可实例化，而非在调用时才报错？

解决方案 #

问题根源在于libstdc++对std::cmp_equal的实现逻辑：当传入不支持的类型时，它会直接触发static_assert，而非让SFINAE机制生效。以下两种方法可以解决这个问题：

方法一：通过辅助模板利用SFINAE筛选合法调用 #

编写一个辅助模板，仅当std::cmp_equal可合法实例化时才启用对应的重载，否则匹配到兜底重载：

#include <utility>
#include <type_traits>

namespace detail {
template <typename T, typename U>
auto try_cmp_equal(T t, U u) -> decltype(std::cmp_equal(t, u)) {
    return std::cmp_equal(t, u);
}

// 兜底重载，当std::cmp_equal不可用时匹配此版本
template <typename...>
std::false_type try_cmp_equal(...);
}

template <typename T, typename U>
auto generic_equal(T t, U u) {
    if constexpr (std::is_same_v<decltype(detail::try_cmp_equal(t, u)), bool>) {
        return detail::try_cmp_equal(t, u);
    } else {
        return t == u;
    }
}

struct A {
    friend bool operator==(A,A) = default;
};

int main() {
    generic_equal(false, false);
    generic_equal(-1, 5);
    generic_equal(A{}, A{});
}

方法二：改进requires表达式避免触发static_assert #

在requires中使用std::declval生成类型占位符，同时明确检查返回类型是否可转换为bool，这样编译器只会检查std::cmp_equal的签名合法性，不会实例化函数体从而避免触发static_assert：

#include <utility>
#include <type_traits>

template <typename T, typename U>
auto generic_equal(T t, U u) {
    if constexpr (requires { 
        { std::cmp_equal(std::declval<T>(), std::declval<U>()) } -> std::convertible_to<bool>; 
    }) {
        return std::cmp_equal(t, u);
    } else {
        return t == u;
    }
}

struct A {
    friend bool operator==(A,A) = default;
};

int main() {
    generic_equal(false, false);
    generic_equal(-1, 5);
    generic_equal(A{}, A{});
}

原理说明 #

• 方法一借助SFINAE：当std::cmp_equal不可用时，detail::try_cmp_equal的第一个重载会因实例化失败被排除，转而匹配返回std::false_type的兜底重载，从而正确回退到operator==。
• 方法二优化requires检查：使用std::declval避免传入真实参数触发函数体实例化，同时通过返回类型约束确保std::cmp_equal的调用是合法的，让libstdc++的static_assert不会被触发。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kyle Markley