c++ - 创建一个编译时字符串重复一个字符 n 次

Question

我正在使用这样的函数将数据导出到 xml 文件中(注意:愚蠢的示例):

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<<拿个std::string_view参数:

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 添加重载, std::array , ...

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些关于如何实现 indent() 的提示？ ？我不确定我的想法是否返回 std::string_view指向在编译时分配的静态常量缓冲区是最合适的，我愿意接受其他建议。

Answer 1

如果你想要indent在编译时工作，那么你将需要 N也是编译时值，或 indent作为 constexpr 的一部分被调用子表达式。

因为这是为了流式传输到某些文件支持的流对象 FileWrite , 后者不存在——这意味着你需要 N在编译时(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 std::string_view .这里的并发症是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自动存储持续时间。从技术上讲，您不能只是简单地在函数中创建一个数组并返回一个 string_view。它的——因为这会导致一个悬空指针(以及 UB)，因为在函数结束时存储超出范围。所以你需要解决这个问题。

最简单的方法是使用 template的 struct持有 static数组(在本例中为 std::array，因此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>();
};

这make_indent_string<N>()现在只是一个创建 std::array 的简单包装器并用标签填充它:

// 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>只是成为支架周围的 wrapper :

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，您还会看到 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"

---

虽然这行得通，但实际上编写 indent<N>() 可能会简单得多在 FileWrite 方面(或者无论基类是什么 - 假设这是 ostream )而不是返回 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 的递归函数。到您的流对象，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;
}

这改变了现在的用法:

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;

但与在编译时生成字符串相比，IMO 的实现更容易理解。

实际上，在这一点上，这样写可能更简洁:

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实现(前提是优化器不展开它)。