为什么 spaceship 允许混合比较（不同的模板实例化）和无意义的结果？

Question

编辑：这与宇宙飞船无关。只是 spaceship 的使用混淆了我代码中的真正问题（详见答案）。

我对这个 program 的输出感到惊讶：（如果你喜欢拼图，请随时打开 Godbolt link 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：

false
false
false
false

经过一番责备 Godbolt 缓存之后...我发现问题是我在比较 TotallyOrdered<float> 和 TotallyOrdered<double>（在 [=14= 之后添加 f ] 给出预期的输出）。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。）
为什么比较会给出 strong_ordering 中的 none 个“枚举”？虽然我只定义了 strong_order <=>.
我怎样才能强制只编译“精确的 +-cvref”比较（给出 std::strong_ordering 结果），防止给出 std::partial_ordering 的比较？

Answer 1

这是允许的，因为您到 T 的转换运算符不明确。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。然后它们都可以转换为 double 并且可以进行比较。但是那个比较 returns 一个 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。虽然 cppreference.com 确实注意到：

The behavior of a program that attempts to compare a strong_ordering with anything other than the integer literal 0 is undefined.

我不能 100% 确定您的程序是否正在显示未定义的行为，或者是否有更多 conversion/promotion“魔法”在发生。

无论哪种方式，如果您将转换运算符更改为显式，代码将无法再编译。我猜你真正想要的是什么？

为什么 spaceship 允许混合比较（不同的模板实例化）和无意义的结果？

Why does spaceship allow mixed comparisons (different template instantiations) with nonsense results?

c++

spaceship-operator

c++20