C++ 基于operator<为enum class隐式生成比较运算符的实现方案

针对仅operator<包含实际逻辑、其余5个运算符全是固定复用的冗余场景，完全可以通过公共复用逻辑减少重复代码，具体方案分两种场景适配：

C++20及以上场景：零冗余原生实现 #

从C++20开始，编译器内置了基于三向比较的运算符自动生成机制，不需要手写任何重复的运算符代码，只需要在枚举定义后加一行默认三向比较的声明，就会自动生成全部6种比较运算符，生成逻辑和之前手写的实现完全等价：

enum class HandType : char {
    HIGH_CARD = 0,
    PAIR = 1,
    TWO_PAIR = 2,
    SET = 3,
    STRAIGHT = 4,
    FLUSH = 5,
    FULL_HOUSE = 6,
    QUADS = 7,
    STRAIGHT_FLUSH = 8,
    ROYAL_FLUSH = 9
};
// 仅需这一行代码，<, >, ==, !=, >=, <= 全部自动生成
constexpr auto operator<=>(HandType, HandType) = default;

编译器对枚举类型生成的默认三向比较，会直接基于枚举的底层存储值做对比，和原有手写逻辑没有任何性能或行为差异。

C++11/17兼容场景的通用模板实现 #

如果项目尚未升级到C++20，可以通过带SFINAE约束的通用模板，把所有重复的运算符逻辑抽成一次性编写的公共实现，做到所有枚举类型自动复用，不需要为每个enum class重复写5个冗余函数：

1. 首先写一套全局生效的枚举比较模板，自动为所有枚举类型生成按底层值比较的operator<：

   #include <type_traits>
   // 仅匹配枚举类型，自动生成operator<
   template <typename E>
   constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<E>, bool>
   operator<(E a, E b) {
       using underlying_t = std::underlying_type_t<E>;
       return static_cast<underlying_t>(a) < static_cast<underlying_t>(b);
   }
   

2. 再配套一套通用的运算符模板，只要类型实现了operator<，就自动生成剩余的5个比较运算符：

   // 自动基于operator<推导生成所有配套比较运算符
   template <typename T>
   auto operator>(T a, T b) -> decltype(b < a) {
       return b < a;
   }
   
   template <typename T>
   auto operator==(T a, T b) -> decltype(!(a < b) && !(b < a)) {
       return !(a < b) && !(b < a);
   }
   
   template <typename T>
   auto operator!=(T a, T b) -> decltype(!(a == b)) {
       return !(a == b);
   }
   
   template <typename T>
   auto operator>=(T a, T b) -> decltype(a > b || a == b) {
       return a > b || a == b;
   }
   
   template <typename T>
   auto operator<=(T a, T b) -> decltype(a < b || a == b) {
       return a < b || a == b;
   }
   

这套实现的优势：

• 把上述模板放在项目公共头文件中，所有新定义的enum class都会自动获得全部6种比较运算符，彻底消除每个枚举重复写冗余代码的工作量
• 内置的SFINAE约束保证只有合法实现了operator<的类型才会匹配这套模板，不会和第三方类型的现有运算符、自定义特殊比较逻辑发生冲突
• 如果某个枚举需要特殊的比较规则（比如不是简单对比底层枚举值），只需要单独为这个枚举手写对应的operator<，剩下的5个运算符依然会被通用模板自动生成，灵活性完全不受影响

适配注意事项 #

• 放置通用模板时，要保证参数依赖查找（ADL）能正常识别，不要把模板放在会导致查找失败的深层嵌套命名空间中
• 自定义的非模板运算符优先级高于通用模板，即便某个枚举定义了特殊比较逻辑，也不会和通用模板产生重载二义性

内容的提问来源于stack exchange，提问作者J. Grohmann