如何比较 POD 类型的对象

Question

这个例子：

#include <iostream>
#include <cstring>

struct A
{
    int  a;
    bool b;
};

bool foo( const A a1, const A a2 )
{
    return ( 0 == std::memcmp( &a1, &a2, sizeof( A ) ) );
}

int main()
{
    A a1 = A();
    a1.a = 5;a1.b = true;
    A a2 = A();
    a2.a = 5;a2.b = true;

    std::cout<<std::boolalpha << foo( a1, a2 ) << std::endl;
}

由于填充，将产生false。

我无权访问foo 函数，也无法更改完成比较的方式。

假设 bool 占用 1 个字节（在我的系统上是这样），如果我将 struct A 更改为：

struct A
{
  int a;
  bool b;
  char dummy[3];
};

然后它在我的系统上运行良好（输出为true）。

我还能做些什么来解决上述问题（获取true 输出）？

Answer 1

由于结构中的填充，第一个不起作用。两个对象的填充具有不同的位模式。

如果你在使用之前使用memset设置对象中的所有位，那么它将起作用：

A a1;
std::memset(&a1, 0, sizeof(A));
a1.a = 5;a1.b = true;

A a2;
std::memset(&a2, 0, sizeof(A));
a2.a = 5;a2.b = true;

在线演示：

• http://www.ideone.com/mVmsn（你写的原码）
• http://www.ideone.com/Q13QO（我的修改）

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顺便说一句，您也可以为 POD 写 operator<、operator== 等。

Answer 2

从 C++11 开始，我们可以使用元组进行简单的 POD 比较（元组对 >、<、>= 和 <= 运算符使用字典比较，更多信息：https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/tuple/operator_cmp）：

#include <iostream>
#include <tuple>

struct Point {
    int x;
    int y;
    int z;    
};


auto pointToTuple(const Point& p) {
    return std::make_tuple(p.x, p.y, p.z);
}

bool operator==(const Point& lhs, const Point& rhs ) {
    return pointToTuple(lhs) == pointToTuple(rhs);
}

bool operator<(const Point& lhs, const Point& rhs ) {
    return pointToTuple(lhs) < pointToTuple(rhs);
}

int main()
{

    Point a{1, 2, 3};
    Point b{1, 2, 3};
    Point c{2, 2, 2};

    std::cout << (pointToTuple(a) == pointToTuple(b) ? "true" : "false") << "\n"; //true
    std::cout << (pointToTuple(a) == pointToTuple(c) ? "true" : "false") << "\n"; //false

    std::cout << (a == b ? "true" : "false") << "\n"; //true
    std::cout << (a == c ? "true" : "false") << "\n"; //false

    std::cout << (a < b ? "true" : "false") << "\n"; //false
    std::cout << (a < c ? "true" : "false") << "\n"; //true

}

C++20 应该为我们提供默认比较 (https://en.cppreference.com/w/cpp/language/default_comparisons)。因此，如果类将operator<=> 定义为默认值，编译器将自动生成==、!=、<、<=、> 和>= 运算符和它们的代码：

struct Point {
    int x;
    int y;
    int z;    

    auto operator<=>(const Point&) const = default;
};

Answer 3

在 C++14 及更高版本中，您可以使用此库：https://github.com/apolukhin/magic_get/ 来提取 POD 的成员类型。你可以编写通用比较运算符，它不需要原始对象的 memsetting 内存来擦除填充，如下所示：

#include "boost/pfr/precise.hpp"
template<typename T>
void foo(const T& a, const T& b)
{
    return boost::pfr::flat_less<T>{}(a, b);
}

此方法的优点是不修改创建对象的代码（当它不受您控制时可能很有价值），但它也会生成额外的二进制代码，并且使用 PFR 库进行编译会更慢。

仍然 - 它是最灵活和最干净的，因为简单的 memcmp 不会为您提供真正的语义功能（例如，当您对 POD 的子类型使用自定义比较运算符时）。

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PS：使用 PFR 库，您可以对 POD 执行多种其他操作，例如打印它们、迭代成员等。在此处查看更多示例：

http://apolukhin.github.io/magic_get/boost_precise_and_flat_reflectio/short_examples_for_the_impatient.html