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c++ - 创建一个重复字符 n 次的编译时间字符串

问题描述

我正在使用这样的函数将数据导出到 xml 文件中（注意：愚蠢的例子）：

void write_xml_file(const std::string& path)
{
    using namespace std::string_view_literals; // Use "..."sv

    FileWrite f(path);
    f<< "<root>\n"sv
     << "\t<nested1>\n"sv
     << "\t\t<nested2>\n"sv
     << "\t\t\t<nested3>\n"sv
     << "\t\t\t\t<nested4>\n"sv;
     //...
}

那些争论<<的地方：std::string_view

FileWrite& FileWrite::operator<<(const std::string_view s) const noexcept
   {
    fwrite(s.data(), sizeof(char), s.length(), /* FILE* */ f);
    return *this;
   }

如有必要，我可以使用std::string, std::array, ...添加重载

现在，我真的很想像这样写上面的内容：

// Create a compile-time "\t\t\t..."sv
consteval std::string_view indent(const std::size_t n) { /* meh? */ }

void write_xml_file(const std::string& path)
{
    using namespace std::string_view_literals; // Use "..."sv

    FileWrite f(path);
    f<< "<root>\n"sv
     << indent(1) << "<nested1>\n"sv
     << indent(2) << "<nested2>\n"sv
     << indent(3) << "<nested3>\n"sv
     << indent(4) << "<nested4>\n"sv;
     //...
}

有没有人可以给我一个关于如何实施的提示indent()？我不确定返回std::string_view指向在编译时分配的静态常量缓冲区的想法是否最合适，我愿意接受其他建议。

标签： c++c++20string-literalscompile-timestring-view

解决方案

如果您想indent在编译时工作，那么您N还需要成为编译时值，或者作为子表达式indent的一部分被调用。constexpr

由于这是为了流式传输到某些文件支持的流对象FileWrite，因此后者已退出 - 这意味着您需要N处于编译时（例如，将其作为模板参数传递）。

这会将您的签名更改为：

template <std::size_t N>
consteval auto indent() -> std::string_view

问题的第二部分是您希望它返回一个std::string_view. 这里的复杂之处在于constexpr上下文不允许static变量 - 因此您在上下文中创建的任何内容都将具有自动存储持续时间。从技术上讲，你不能只是简单地在函数中创建一个数组并返回一个数组string_view——因为这会导致一个悬空指针（因此是 UB），因为存储在末尾超出范围功能。所以你需要解决这个问题。

最简单的方法是使用 a templateof astruct来保存一个static数组（在这种情况下std::array，我们可以从函数中返回它）：

template<std::size_t N>
struct indent_string_holder
{
    // +1 for a null-terminator. 
    // The '+1' can be removed since it's not _technically_ needed since 
    // it's a string_view -- but this can be useful for C interop.
    static constexpr std::array<char,N+1> value = make_indent_string<N>();
};

现在这make_indent_string<N>()只是一个简单的包装器，它创建 astd::array并用制表符填充它：

// Thanks to @Barry's suggestion to use 'fill' rather than
// index_sequence
template <std::size_t N>
consteval auto make_indent_string() -> std::array<char,N+1>
{
    auto result = std::array<char,N+1>{};
    result.fill('\t');
    result.back() = '\0';
    return result;
}

然后indent<N>就变成了持有人的包装：

template <std::size_t N>
consteval auto indent() -> std::string_view
{ 
    const auto& str = indent_string_holder<N>::value;

    // -1 on the size if we added the null-terminator.
    // This could also be just string_view{str.data()} with the
    // terminator
    return std::string_view{str.data(), str.size() - 1u}; 
}

我们可以做一个简单的测试，看看它是否在编译时有效，它应该：

static_assert(indent<5>() == "\t\t\t\t\t");

Live Example

如果您检查程序集，您还将看到它indent<5>()根据需要生成正确的编译时字符串：

indent_string_holder<5ul>::value:
        .asciz  "\t\t\t\t\t"

indent<N>()虽然这可行，但实际上你用FileWrite（或任何基类——假设这是ostream）而不是返回 a来编写可能要简单得多string_view。除非您对这些流进行缓冲写入，否则写入几个单个字符的成本与刷新数据的成本相比应该是最小的——这应该可以忽略不计。

如果这是可以接受的，那么实际上会容易得多，因为您现在可以将其编写为传递\t给您的流对象的递归函数，然后调用indent<N-1>(...)，例如：

template <std::size_t N>
auto indent(FileWrite& f) -> FileWrite&
{
    if constexpr (N > 0) {
        f << '\t'; // Output a single tab
        return indent<N-1>(f);
    }
    return f;
}

这将使用更改为现在：

FileWrite f(path);

f<< "<root>\n"sv;
indent<1>(f) << "<nested1>\n"sv;
indent<2>(f) << "<nested2>\n"sv;
indent<3>(f) << "<nested3>\n"sv;
indent<4>(f) << "<nested4>\n"sv;

但是与在编译时生成字符串相比，该实现更容易理解和理解 IMO。

实际上，此时写起来可能更简洁：

auto indent(FileWrite& f, std::size_t n) -> FileWrite&
{
    for (auto i = 0u; i < n; ++i) { f << '\t'; }
    return f;
}

这可能是大多数人希望阅读的内容；尽管它确实以最小的循环成本来实现（前提是优化器没有展开它）。

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