含protected相等运算符的派生类默认==运算符被删除问题

先看这段可正常编译运行的代码：

class A {
protected:
    bool operator==(const A&) const = default;
};

class B : public A {
public:
    bool operator==(const B& b) const {
        return A::operator==(b);
    };
};

int main() {
    B x, y;
    x == y;
}

这段代码在GCC 12.1和Clang 14.0中均可正常运行。根据C++标准，类可以将operator==定义为默认实现，它会按声明顺序逐个比较基类和成员子对象，一旦发现不等就短路返回。

但如果尝试把B类的operator==替换为默认实现，会直接编译失败：

class A {
protected:
    bool operator==(const A&) const = default;
};

class B : public A {
public:
    bool operator==(const B& b) const = default;
};

int main() {
    B x, y;
    // 在Clang和GCC中均编译失败
    // error: use of deleted function 'constexpr bool B::operator==(const B&) const'
    //     x == y;
    x == y;
}

当运算符的默认实现存在非法逻辑时，会被编译器隐式删除。问题根源在于：默认实现会在基类A的上下文里调用A::operator==（大致通过std::static_cast<A>(*this) == b这类方式），而该运算符是protected权限，这种跨上下文的调用属于非法操作；但在B的成员函数内显式调用A::operator==却是合法的。

编译器具体报错信息如下：

<source>:8:10: note: 'constexpr bool B::operator==(const B&) const' is implicitly deleted because the default definition would be ill-formed:
    8 |     bool operator==(const B& b) const = default;
      |          ^~~~~~~~
<source>:8:10: error: 'bool A::operator==(const A&) const' is protected within this context
<source>:3:10: note: declared protected here
    3 |     bool operator==(const A&) const = default;

我们的需求是禁止基类的操作，但允许派生类按需实现，目前可行的变通方案是使用自由函数版本的operator==：

class A {
protected:
    bool operator==(const A&) const = default;
};

class B : public A {};

bool operator==(const B& lhs, const B& rhs) {
    return static_cast<const A&>(lhs) == static_cast<const A&>(rhs);
}

int main() {
    B x, y;
    x == y; // 正常编译
}

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