C++安全有效地将std::weak_ordering转换为int

Question

C++20正在引入一种新的比较类型：定序。

它允许表示小于、等于或大于。

然而，一些较旧的函数使用int来实现类似的目的。例如Q排序，它使用签名

int compar (const void* p1, const void* p2);

如何将std::weak_ordering转换为int，以便在qsort之类的函数中使用

下面是一个例子：

#include <compare>
#include <iostream>

int main() {
    long a = 2354, b = 1234;
    std::weak_ordering cmp = a <=> b;
    
    if (cmp > 0)  std::cout << "a is greater than b" << std::endl;
    if (cmp == 0) std::cout << "a is equal to b" << std::endl;
    if (cmp < 0)  std::cout << "a is less than b" << std::endl;

    int equivalent_cmp = cmp; // errors
}

在测试中，我注意到使用reinterpret_cast到int8_t类型确实有效，但我不确定这是否是可移植的。

int equivalent_cmp = *(int8_t *)&cmp;

或者同等的，

int equivalent_cmp = *reinterpret_cast<int8_t*>(&cmp);

这安全吗？

此外，还有其他一些解决方案可以工作，但与这种“不安全”方法相比效率低下。所有这些都会比上面的解决方案慢。

    int equivalent_cmp = (a > b) - (a < b);

或

    int equivalent_cmp;
    if (cmp < 0)       equivalent_cmp = -1;
    else if (cmp == 0) equivalent_cmp =  0;
    else               equivalent_cmp =  1;

是否有更好的解决方案可以保证有效？

Answer 1

是否有更好的解决方案可以保证有效？

不是的。

标准没有指定排序类的内容或表示形式。巴里的答案是基于合理的假设，这些假设很可能站得住脚，但它们并不能得到保证。

如果你需要的话，你最好的办法是写一些类似你最后的片段。

constexpr int ordering_as_int(std::weak_ordering cmp) noexcept {
    return (cmp < 0) ? -1 : ((cmp == 0) ? 0 : 1);
}

Answer 2

如何将std::weak_ordering转换为int，以便在qsort之类的函数中使用？

简单的答案是:不要使用qsort，使用std::sort，反正效果会更好。

尽管如此，我们知道std::weak_ordering必须有一些完整的类型成员，而C++20确实提供了一种机制来提取它：std::bit_cast

static_assert(std::bit_cast<int8_t>(0 <=> 1) == -1);

规则是，您要转换到的类型(在本例中为int8_t)必须与您要转换的类型相同(在本例中为std::strong_ordering)。这是对bit_cast的一个约束，所以它是安全的--如果实现实际上存储了一个int而不是一个int8_t，这将不会编译。

因此，更广泛地说，您需要编写一个简短的元程序来确定要转换到的正确的有符号整数类型。

请注意，虽然weak_ordering和strong_ordering只是作为一个整数来实现(尽管不是标准中所示的int )，但partial_ordering可能不会实现为存储int和bool --它很可能仍然是作为一个整数实现的。所以这个把戏行不通。