为何C++标准库未包含支持可替换性且允许不可比的排序类型？

对应你语义的数学排序 #

你提到的这种「相等即隐含可替换性，但存在不可比值」的排序，在数学里对应带等价类的偏序（Partial Order with Equivalence Classes），更精准地说，是绑定了可替换性约束的偏序。它的核心特征是：

• 允许元素间存在不可比关系（部分元素之间<、==、>均不成立）；
• 若两个元素判定为相等（属于同一等价类），任何依赖排序相关状态的函数对它们的返回结果完全一致——也就是你说的可替换性。

注意，普通数学偏序仅规定自反、传递、反对称性，并没有强制可替换性；你需要的是在偏序基础上，给等价类额外添加可替换性要求的排序类型。

标准库未提供该类型的原因 #

C++标准库没纳入这种排序类型，主要是基于实际开发的权衡：

• 场景小众：多数需要处理不可比值的场景（比如浮点数的NaN），并不要求严格可替换性——像浮点数中两个NaN相等也不满足可替换性，用partial_ordering就足够覆盖；而需要可替换性的场景，大多也要求全序（无不可比值），strong_ordering或weak_ordering就能满足需求。
• 避免命名混淆：现有标准里的weak_ordering定义为「无不可比值，但允许等价类不满足可替换性」，如果新增「有不可比值但满足可替换性」的类型，极易与现有命名体系混淆，增加学习和使用成本。
• 标准演进的保守性：C++标准在新增特性时，优先覆盖最常用的场景。三路运算符的核心目标是统一比较语义，现有的三种排序类型已经能应对绝大多数开发中的比较需求，新增第四种类型的收益，抵不上标准维护和编译器实现的成本。

自定义排序类型的提示 #

如果你的业务场景确实需要这种语义，完全可以自定义排序类型，但要注意：

• 对齐标准库排序类型的接口，实现is_eq、is_neq、is_lt、is_gt、is_nlt、is_ngt等常量成员；
• 为兼容标准库的比较算法，可以特化std::compare_category来适配算法的处理逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jonathan Hopkins