C++20 中是否有浮点数的包装器可以让我默认使用飞船运算符？

Question

我在看 "Using C++20 three way comparison - Jonathan Müller - Meeting C++ 2019" 谈话，它提到类包含浮点成员的问题。

问题来自这样一个事实，即涉及 NaN(s) 的 IEEE 754 比较很奇怪并且不提供总排序。 Talk 提供了一种解决此问题的方法，例如使用 strong_order 或在实现 <=> 时手动忽略 NaN 值（假设值永远不是 NaN）。

我的问题是是否有一些库包装器可以让我说 "I promise" 我的浮点数永远不是 NaN 或可以进行缓慢但有效的比较在花车上（更慢但更安全，因为现在订购了 NaN）。我的目标是通过使成员 float spaceship 友好（因此我可以默认 spaceship）来避免手动实现 spaceship。

使用演讲中的例子：

// original class
struct Temperature{
    double value;
};

struct TemperatureNoNan{
    std::a_number<double> value; // I promise value will never be NaN
    // Now spaceship defaulting works
};

struct TemperatureStrongO{
    std::s_ordered<double> value; // I want strong ordering(2 diff NaNs are not the same)
    // Now spaceship defaulting works
};

Answer 1

标准库中没有这方面的内容，但实现起来很简单：

template<class T,class O=std::weak_ordering>
struct a_number {
  T t;
  O operator<=>(const a_number &rhs) const {
    return t<rhs.t ? O::less : t==rhs.t ? O::equivalent : O::greater;
  }
};

template<class T>
struct s_ordered {
  T t;
  auto operator<=>(const s_number &rhs) const {
    return std::strong_order(t,rhs.t);
  }
};

…使用任何其他转换运算符或所需的其他便利。

Answer 2

"I promise" that my floats are never NaN

template <std::floating_point T>
struct NeverNaN {
    T val;
    constexpr NeverNaN(T val) : val(val) { }
    constexpr operator T() const { return val; }

    constexpr bool operator==(NeverNaN const&) const = default;

    constexpr std::strong_ordering operator<=>(NeverNaN const& rhs) const {
        auto c = val <=> rhs.val;
        assert(c != std::partial_ordering::unordered);
        return c > 0 ? std::strong_ordering::greater :
                c < 0 ? std::strong_ordering::less :
                std::strong_ordering::equal;
    }
};

不幸的是，没有什么好的方法可以 "lift" 这样的比较类别。而且目前优化得不是很好。

that would do slow but valid comparisons on floats(slower but safer since NaNs are now ordered)

这个有特定的库支持，通过 std::strong_order() 或 std::weak_order() [cmp.alg] 取决于你想要什么样的比较：

template <std::floating_point T>
struct TotallyOrdered {
    T val;
    constexpr TotallyOrdered(T val) : val(val) { }
    constexpr operator T() const { return val; }

    // depends on whether or not you want == NaN to still be false?
    // might need to be: return (*this <=> rhs) == 0; 
    constexpr bool operator==(TotallyOrdered const&) const = default;

    constexpr auto operator<=>(TotallyOrdered const& rhs) const {
        return std::strong_order(val, rhs.val);
        // ... or std::weak_order(val, rhs.val)
    }
};

C++20 中是否有浮点数的包装器可以让我默认使用飞船运算符？

Is there a wrapper for floating point numbers in C++20 that would enable me to default the spaceship operator?

c++

spaceship-operator

c++20