三向运算符 <=> return 具有隐式转换功能的结构

Question

考虑以下无用代码：

struct S{
  constexpr operator int() const { return 0; }
  constexpr auto operator<=>(S) const { return *this; }
};

static_assert(S{} <= S{});

Clang 和 MSVC 接受此代码，但 GCC rejects 它带有错误消息：

error: no match for 'operator<=' (operand types are 'S' and 'int')

哪个编译器是正确的？ operator<=是如何从operator<=>合成的？

Answer 1

C++20 support in GCC is still experimental, so while it does support the three-way operator，你的 static_assert 失败了，因为其他编译器自动从 <=> 运算符推断出 <= 运算符，而 GCC 似乎更迂腐它对标准的解释，并且由于您没有直接使用 <= 运算符，因此编译器会发出编译时错误，因为它找不到 <= 运算符。

如果添加 <= 运算符，代码有效，示例：

struct S{
  constexpr operator int() const { return 0; }
  constexpr auto operator<=>(S) const { return *this; }
  constexpr bool operator<=(S) { return true; }
};

static_assert(S{} <= S{});

此外，如果您将断言更改为三向运算符，则测试在所有编译器上都会失败，例如：

struct S{
  constexpr operator int() const { return 0; }
  constexpr auto operator<=>(S) const { return *this; }
};

static_assert(S{} <=> S{});

此外，由于预期三向运算符 本质上 return 负值、零值或正值（实际上 return 排序), returning *this 可能会将值转换为 Clang 和 MSVC 解释为断言的 true 值的值，而 GCC 可能会将其转换为 false值，因此断言失败。

如果您将 return 类型更改为任何负值（甚至 -0）或零值，断言将通过所有编译器，此外，如果您将该值更改为上述任何正值0 断言在所有编译器上都失败。

您可以更改三向运算符以将 *this 强制转换为 int，这将调用 operator int 和 return 0，这将导致断言通过，示例：

constexpr auto operator<=>(S) const { return static_cast<int>(*this); }

所以直接回答：

Which compiler is right?

根据我使用 GCC 的经验，当涉及到可能表面上模棱两可的语言规范时，它倾向于非常迂腐地解释语言并且宁愿犯错误一个奇怪的代码片段（像你的）。

为此，其他编译器可能对语言的解释过于宽松，或者 GCC 可能在此方面过于严格特殊情况。

无论哪种方式，即使此代码“无用”，任何运行以所有 3 个编译器为目标的此类代码的人都应该尝试对此类代码尽可能迂腐，不幸的是，在这种情况下，这可能必然会破坏代码的目的。

Answer 2

来自 [over.match.oper] (3.4.1 and 8):

For the relational ([expr.rel]) operators, the rewritten candidates include all non-rewritten candidates for the expression x <=> y.

和

If a rewritten operator<=> candidate is selected by overload resolution for an operator @, x @ y is interpreted as [...] (x <=> y) @ 0 [...], using the selected rewritten operator<=> candidate. Rewritten candidates for the operator @ are not considered in the context of the resulting expression.

因此，对于表达式 S{} <= S{}，所选运算符将为 S::operator<=>(S) const，表达式将重写为 (S{} <=> S{}) <= 0。在重写的表达式中，操作数的类型是 S 和 int，将选择内置的 operator<=(int, int)。所以最终表达式（在将 S 转换为 int 之后）将导致 0 <= 0，即 true.

总而言之，Clang 和 MSVC 在这种情况下是正确的，GCC 似乎无法将 (S{} <=> S{}) <= 0 解释为对内置运算符的调用（注意错误消息为 operand types are 'S' and 'int'）。如果将 static_assert 中的条件更改为重写的表达式 (S{} <=> S{}) <= 0，则 all three compilers accept it.

三向运算符 <=> return 具有隐式转换功能的结构

Three-way operator <=> return struct with implicit conversion function

c++

language-lawyer

implicit-conversion

c++20

spaceship-operator