使用std::partial_ordering比较的类型能否正确适配std::set？

一、插入含NaN元素会破坏std::set的正确性吗？ #

会，且会引发未定义行为。核心原因如下：

• std::set的底层实现依赖严格弱序规则，要求任意两个元素的比较必须满足等价关系的自反性、对称性与传递性（即通过!(a < b) && !(b < a)定义等价）。
• 当结构体使用默认<=>运算符时，float成员的NaN会让三路比较返回std::partial_ordering::unordered状态——NaN与任何值（包括自身）的比较都属于无法判定顺序的unordered，直接违反严格弱序的要求。
• 这种情况下，std::set的插入、查找、遍历等操作都会失去正确性，可能出现查找失败、迭代器顺序混乱、甚至程序崩溃等问题。

二、能否在复用默认<=>逻辑的同时实现强序比较？ #

可以不用逐成员手动编写复杂逻辑，通过std::strong_order结合结构化绑定/std::tie就能高效实现：

方法1：利用std::tie简化逐成员比较 #

如果结构体是聚合类型，可通过std::tie将成员打包成tuple，再用std::strong_order比较整个tuple——该函数会对tuple的每个元素递归调用std::strong_order，自动处理float的NaN（将NaN视为比所有非NaN值大，且NaN之间相等）：

#include <compare>
#include <tuple>
#include <string>

struct A {
    float f;
    int i;
    std::string s;

    auto operator<=>(const A& other) const noexcept -> std::strong_ordering {
        auto make_tuple = [](const A& obj) {
            return std::tie(obj.f, obj.i, obj.s);
        };
        return std::strong_order(make_tuple(*this), make_tuple(other));
    }
};

方法2：结构化绑定+顺序比较（适用于任意聚合类型） #

如果结构体成员较多，用结构化绑定列出成员后逐次比较，既清晰又统一使用强序规则：

#include <compare>
#include <string>

struct A {
    float f;
    int i;
    std::string s;

    auto operator<=>(const A& other) const noexcept -> std::strong_ordering {
        const auto& [f1, i1, s1] = *this;
        const auto& [f2, i2, s2] = other;
        
        auto cmp = std::strong_order(f1, f2);
        if (cmp != 0) return cmp;
        cmp = std::strong_order(i1, i2);
        if (cmp != 0) return cmp;
        return std::strong_order(s1, s2);
    }
};

关键说明 #

• 默认<=>会对每个成员使用其原生三路比较（比如float的partial_ordering），而std::strong_order会强制将float的比较转换为强序，消除unordered状态，完全适配std::set的严格弱序要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bweber