C++ equal(==) 重载、快捷方式或比较所有属性的最佳方法

Question

我必须在 C++ 中为具有许多属性的类重载 == 运算符。
当且仅当所有属性都相等时，运算符应该返回 true。如果这些属性随时间发生变化，则可以使用快捷方式来避免错误。

有比较一个类中每个属性的快捷方式吗？

Answer 1

没有捷径。您必须列出所有内容。

通过引入名为tied() 的成员函数可以减少一些错误来源，例如：

struct Foo {
    A a;
    B b;
    C c;
    ...

private:
    auto tied() const { return std::tie(a, b, c, ...); }
};

这样您的operator== 就可以使用它：

bool operator==(Foo const& rhs) const { return tied() == rhs.tied(); }

这让您只列出所有成员一次。但仅此而已。您仍然必须实际列出它们（这样您仍然可以忘记一个）。

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有一个提议（P0221R0）创建一个默认的operator==，但我不知道它是否会被接受。

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上述提议被拒绝，支持不同的比较方向。 C++20 将允许您编写：

struct Foo {
    A a;
    B b;
    C c;

    // this just does memberwise == on each of the members
    // in declaration order (including base classes)
    bool operator==(Foo const&) const = default;
};

Answer 2

不幸的是，唯一的方法是检查所有属性。好消息是，如果您使用 && 组合所有检查，它将在第一个错误语句之后停止评估。 （短路评估）

例如false && (4 == 4)。该程序永远不会评估4 == 4 部分，因为&& 组合的所有语句都需要true 才能得到true 作为最终结果。这有意义吗？

Answer 3

从 C++11 开始，引入tuples，我们还得到了std::tie()。这将允许使用从一堆变量中创建一个元组，并针对所有变量调用一个比较函数。你可以像这样使用它

struct Foo
{
    int a,b,c,d,e,f;
    bool operator==(const Foo& rhs) { return std::tie(a,b,c,d,e,f) == std::tie(rhs.a,rhs.b,rhs.c,rhs.d,rhs.e,rhs.f); }
};

您仍然必须列出所有要检查的成员，但这更容易。您还可以使用它使小于和大于的比较更容易。

还应注意，变量是按照您提供给tie 的顺序检查的。这对于小于和大于比较很重要。

std::tie(a,b) < std::tie(rhs.a, rhs.b);

不必相同

std::tie(b,a) < std::tie(rhs.b, rhs.a);

Answer 4

目前没有捷径，但有计划增加对它的支持 (P0221R0)。

Bjarne Stroustrup 最近写了一篇关于它的博客文章： A bit of background for the default comparison proposal

在 C++14 中，没有什么比列出所有成员并比较它们更好的了，这很容易出错。引用 Bjarne 的话：

默认比较的杀手锏实际上并不是方便，而是人们弄错了他们的相等运算符。

Answer 5

operator== 相关的解决方案可能没有。您可以借助所谓的X-Macro 从定义表中生成相关代码。表格可能看起来像

#define MEMBER_TBL                    \
/*type        ,name ,default*/        \
X(int         ,_(i) ,42     )         \
X(float       ,_(f) ,3.14   )         \
X(std::string ,  t  ,"Hello")         \

需要_()stuff 以避免在生成std::tie() 调用时出现尾随,。确保最后一个元素是 w.o. _()。生成成员的用法是：

struct Foo
{
#define _(x) x
#define X(type, name, default) type name{default};
    MEMBER_TBL
#undef X
#undef _
}

这会生成：

struct Foo
{
    int i{42}; float f{3.14}; std::string t{"Hello"};
}

要生成operator==，您可以使用：

bool operator==(Foo const& other) const {
        return  std::tie(
#define _(x) x,
#define X(type, name, default) this->name
            MEMBER_TBL
#undef X
        ) == std::tie(
#define X(type, name, default) other.name
            MEMBER_TBL
#undef X
#undef _
        );
    }

导致

bool operator==(Foo const& other) const {
    return std::tie(
                     this->i, this->f, this->t
    ) == std::tie(
                  other.i, other.f, other.t
    );
}

要添加新成员，您只需将新条目添加到第一个表即可。其他一切都是自动生成的。

另一个优点是，您可以简单地添加一个dump() 方法，例如

void print(void) const { 
    #define STR(x) #x
    #define _(x) x
    #define X(type, name, default)            \
            std::cout <<                      \
                STR(name) << ": " << name << " ";
            MEMBER_TBL
    #undef X
    #undef _
    #undef STR
            std::cout << std::endl;
        }

导致

void print() const {
    std::cout << "i" << ": " << i << " "; std::cout << "f" << ": " << f << " "; std::cout << "t" << ": " << t << " ";
    std::cout << std::endl;
}

关于成员的每一个信息都可以在一个地方（单个信息点）添加到表格中，并在需要的地方提取。

一个工作的Demo。