оператор‹ сравнения нескольких полей

Я бы хотел сделать все сам..

Сравнивать значения Obj::field2 следует только в том случае, если значения Obj::field1 равны.

Простой для понимания способ:

/* This will meet the requirements of Strict-Weak-Ordering */

if (a.field1 != b.field1) return a.field1 < b.field1;
else                      return a.field2 < b.field2;

Правильный (рекомендуемый) способ:

"правильный" способ реализации использует только operator< для сравнения полей, приведенное ниже выглядит сложнее, чем есть на самом деле.

Однако он даст тот же результат, что и ранее написанный простой для понимания пример.

return a.field1 < b.field1 || (
  !(b.field1 < a.field1) && a.field2 < b.field2
);

Должен ли быть способ реализовать operator<, не вызывая много головной боли?

C++11

Вы можете использовать std::tuple из STL, в котором уже есть operator< для нескольких определенных полей, например, в приведенном ниже примере.

#include <utility>

...

inline bool
operator< (Obj const& lhs, Obj const& rhs)
{
  return std::tie (lhs.field1, lhs.field2) < std::tie (rhs.field1, rhs.field);
}

C++03

Если ваш компилятор еще не поддерживает C++11 и вам нужно сравнить только два поля из каждого объекта, вы можете вместо этого использовать std::pair.

Причина для std::make_pair та же, что и в предыдущем примере с использованием std::tie.

#include <utility>

...

inline bool
operator< (Obj const& lhs, Obj const& rhs)
{
  return std::make_pair (lhs.field1, lhs.field2)
       < std::make_pair (rhs.field1, rhs.field2);
}

^{использование std::pair потребует создания копий элементов, что в некоторых случаях нежелательно.}

Это действительно рекомендуемая практика?

См. приведенный ниже вопрос / ответы для получения дополнительной информации, но в целом; подход С++ 11 не вызывает больших накладных расходов и очень прост в реализации.

• Реализация операторов сравнения через кортеж и галстук ', хорошая идея?

Подумайте, что произойдет, если a.field1 больше, чем b.field1, но a.field2 меньше, чем b.field2. В этом случае вы сравниваете исключительно на основе field2, а это не то, что вам нужно.

Вы хотите ввести в игру только field2, где поля field1 равны, поэтому вы ищете что-то вроде (псевдокод):

if a.field1 < b.field1: return true
if a.field1 > b.field1: return false
# field1s is equal here.
return a.field2 < b.field2

Нет. Вам также нужно поймать (a.field1 > b.field1).

Это не строго слабое упорядочение, потому что оно дало бы (1,2) < (2,1), но также и (2,1) < (1,2).

Вот версия, основанная на правиле логического короткого замыкания, чтобы избежать явного ветвления.

template<typename T>
bool operator< (T const& a, T const& b)
{
        return (
                 ( a.field1 < b.field1 ) || (( a.field1 == b.field1 ) &&
                 ( a.field2 < b.field2 ))
        );
}

Это предполагает, что ваш примитивный тип field1 имеет operator==. Становится утомительно вводить это для более чем 2 полей, но вы можете использовать std::lexicographical_compare, если ваш класс obj хранит поля внутри std::array<T, N> для некоторого типа T и размера N

template<typename T, int N>
struct obj
{
    std::array<T, N> field;
};

bool operator< (obj const& a, T const& b)
{
        return std::lexicographical_compare(
            a.field.begin(), a.field.end(), 
            b.field.begin(), b.field.end()
        );
}

Обратите внимание, что есть проект документа N3326 в котором обсуждается автоматическое добавление операторов == и < для типов классов.

Мой метод, описанный ниже, включает в себя некоторые макросы, но все же полезен во многих случаях. Возможно, что-то подобное можно сделать и с помощью встроенных функций.

#define CMP_LT2(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define CMP_GT2(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
#define CMP_LTE2(a, b) ((a) <= (b) ? (a) : (b))
#define CMP_GTE2(a, b) ((a) >= (b) ? (a) : (b))
#define CMP_EQ2(a, b) ((a) == (b))
#define CMP_NEQ2(a, b) ((a) != (b))
#define CMP_LT3(a, b, c) (CMP_EQ2(a, b) ? (c) : CMP_LT2(a, b))
#define CMP_GT3(a, b, c) (CMP_EQ2(a, b) ? (c) : CMP_GT2(a, b))
#define CMP_LTE3(a, b, c) (CMP_EQ2(a, b) ? (c) : CMP_LT2(a, b))
#define CMP_GTE3(a, b, c) (CMP_EQ2(a, b) ? (c) : CMP_GT2(a, b))
#define CMP_EQ3(a, b, c) ((a) == (b) ? (c) : false)
#define CMP_NEQ3(a, b, c) ((a) != (b) ? true : (c))

Затем предположим, что у вас есть:

struct Point3D {
    double x;
    double y;
    double z;
};

И тогда вы пишете:

struct Point3D {
    double x;
    double y;
    double z;

    bool operator<(const Point3D& other) const noexcept
    {
        return CMP_LT3(z, other.z,
               CMP_LT3(y, other.y,
               CMP_LT2(x, other.x)));
    }
};

Вы можете использовать вариативные шаблоны в С++ 11 или более поздних версиях.

template<typename T>
bool less_than( const T& a, const T& b )
{
    return a < b;
}

template<typename T, typename... Args>
bool less_than( const T& a, const T& b, Args... args )
(
    if ( a < b )
          return true;
    else if ( b < a )
          return false;
    else
          return less_than(  args...  );
)

Тогда вы бы назвали как

return less_than(a.x,b.x,
                 a.y,b.y,
                 a.z,b.z);

Он поддерживает любое количество полей или типов, если тип имеет оператор ‹. Вы можете смешивать типы.