为什么宇宙飞船允许混合比较不同的模板实例与无意义的结果？

问题描述

编辑：这与飞船无关。只是飞船的使用混淆了我代码中的真正问题（详见答案）。

我对这个 Here 的输出感到惊讶： （如果您喜欢谜题，请随时打开 Godbolt 链接并尝试自己找出原因）

#include <cstdint>
#include <cassert>
#include <compare>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <limits>

template<typename T>
struct TotallyOrdered
{
    T val;
    constexpr TotallyOrdered(T val) :
        val(val) {}
    constexpr operator T() const { return val; }
    constexpr std::strong_ordering operator<=>(TotallyOrdered const& other) const
    {
        if (std::isnan(val) && std::isnan(other.val))
        {
            return std::strong_ordering::equal;
        }
        if (std::isnan(val))
        {
            return std::strong_ordering::less;
        }
        if (std::isnan(other.val))
        {
            return std::strong_ordering::greater;
        }
        if (val < other.val)
        {
            return std::strong_ordering::less;
        }
        else if (val == other.val)
        {
            return std::strong_ordering::equal;
        }
        else
        {
            assert(val > other.val);
            return std::strong_ordering::greater;
        }
    }
};



int main()
{
    const auto qNan = std::numeric_limits<float>::quiet_NaN();
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << ((TotallyOrdered{qNan} <=> TotallyOrdered{1234.567}) ==  std::strong_ordering::less) << std::endl;
    std::cout << ((TotallyOrdered{qNan} <=> TotallyOrdered{1234.567}) ==  std::strong_ordering::equal) << std::endl;
    std::cout << ((TotallyOrdered{qNan} <=> TotallyOrdered{1234.567}) ==  std::strong_ordering::equivalent) << std::endl;
    std::cout << ((TotallyOrdered{qNan} <=> TotallyOrdered{1234.567}) ==  std::strong_ordering::greater) << std::endl;
}

输出：

假
假
假
假

在有点指责 Godbolt 缓存之后......我发现问题在于我正在比较 TotallyOrdered<float> 和 TotallyOrdered<double>（在 f 之后添加 1234.567 给出预期输出）。 我的问题是：

• 为什么允许这样做？ （不是问这是否是标准行为；是，但对设计意图感到好奇。）
• 为什么在 strong_ordering 中比较没有给出任何“枚举”？虽然我只定义了 strong_order <=>，但在进行混合比较时，我似乎得到了偏序。
• 如何强制只编译“精确 +-cvref”比较（产生 std::strong_ordering 结果），防止产生 std::partial_ordering 的比较？

解决方法

这是允许的，因为您到 T 的转换运算符不是明确的。这允许比较的双方进行用户定义的转换到各自的 T。所以你最终得到一个 float 和一个 double。然后这些都可以转换为 double 并且可以进行比较。但该比较返回的是 std::partial_ordering，而不是 std::strong_ordering。

请注意，std::strong_ordering 可以与 bool 进行比较，这就是您的代码首先编译的原因。尽管 cppreference.com 确实注意到：

试图将 strong_ordering 与除整数文字 0 以外的任何内容进行比较的程序的行为是未定义的。

我不能 100% 确定您的程序是否显示了未定义的行为，或者是否有更多的转换/促销“魔法”正在发生。

无论哪种方式，如果您将转换运算符更改为显式，代码将不再编译。我猜这就是你真正想要的？