c++ - 如何通过流插入运算符调用成员函数？

Question

在启用 C++11 的情况下使用 gcc 4.8，我有一个这样的类:

class OutStream {
public:
    OutStream& operator<<(const char* s);
    OutStream& operator<<(int n);
    OutStream& operator<<(unsigned int n);
    // ...
    OutStream& vformat(const char* fmt, __VALIST args);
    OutStream& format(const char* fmt, ...);
};

当我通过直接调用操作符来使用这个类时，它按我预期的那样工作:

OutStream out;
out.operator<<(1).format(" formatted %04X ", 2).operator<<("3\n");

输出:

1 formatted 0002 3

现在，我想获得相同的输出，但使用 <<流式表示法，可能是这样的:

OutStream out;
out << 1 << format(" formatted %04X ", 2) << "3\n";

当然，这不会编译，因为没有这样的运算符来流式传输我的 OutStream.format()方法。

可能有一个解决方案 format()是一个返回字符串的自由函数，但这需要首先写入 format() 的所有输出入缓冲区。我需要一个没有 std::string 的解决方案或其他一些堆或缓冲区使用——最好的解决方案创建与直接调用运算符时几乎相同的代码。

有什么建议吗？

编辑，2014 年 10 月 20 日:

• 为了更好地理解我的要求:我正在使用 gcc-arm-embedded 进行裸机嵌入式开发gcc 交叉工具链。
• 我需要将解决方案应用于一些不同的嵌入式目标系统(大多数是 Cortex-M0/M3/M4)。其中一些资源(Ram 和闪存)非常有限，我的部分目标系统必须在不使用任何堆的情况下运行。
• 出于某些原因，我没有使用 Stl iostream .然而，iostream标签已由 seh edit 设置；由于主题匹配，我会保留它，我的问题的找到的解决方案也可能适用于 Stl iostream .

Answer 1

使用 C++14 index_sequence (有 a million different implementations on SO ):

template <typename...Ts>
class formatter {
    const char* fmt_;
    std::tuple<Ts...> args_;

    template <std::size_t...Is>
    void expand(OutStream& os, std::index_sequence<Is...>) && {
        os.format(fmt_, std::get<Is>(std::move(args_))...);
    }

public:
    template <typename...Args>
    formatter(const char* fmt, Args&&...args) :
        fmt_{fmt}, args_{std::forward<Args>(args)...} {}

    friend OutStream& operator << (OutStream& os, formatter&& f) {
        std::move(f).expand(os, std::index_sequence_for<Ts...>{});
        return os;
    }
};

template <typename...Args>
formatter<Args&&...> format(const char* fmt, Args&&...args) {
    return {fmt, std::forward<Args>(args)...};
}

DEMO

编译器应该能够轻松地内联formatter 的操作并删除临时对象。确实有这个功能:

void test_foo() {
    OutStream out;
    out << 1 << format(" formatted %04X ", 2) << "3\n";
}

results in the assembly (g++ 4.9.0 -std=c++1y -O3 targeting x64) :

.LC0:
    .string " formatted %04X "
.LC1:
    .string "3\n"
test_foo():
    pushq   %rbx
    movl    $1, %esi
    subq    $16, %rsp
    leaq    15(%rsp), %rdi
    call    OutStream::operator<<(int)
    movl    $2, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movq    %rax, %rbx
    movq    %rax, %rdi
    xorl    %eax, %eax
    call    OutStream::format(char const*, ...)
    movq    %rbx, %rdi
    movl    $.LC1, %esi
    call    OutStream::operator<<(char const*)
    addq    $16, %rsp
    popq    %rbx
    ret

所以一切都正确地内联；在生成的代码中没有 formatter 的踪迹。