C++中的std::format 如何实现编译期格式检查

 更新时间:2024年04月09日 08:54:41   作者:zhb2000  
C++ 20 的 std::format 是一个很神奇、很实用的工具,最神奇的地方在于它能在编译期检查字符串的格式是否正确,而且不需要什么特殊的使用方法,只需要像使用普通函数那样传参即可,这篇文章主要介绍了std::format 如何实现编译期格式检查,需要的朋友可以参考下

C++ 20 的 std::format 是一个很神奇、很实用的工具,最神奇的地方在于它能在编译期检查字符串的格式是否正确,而且不需要什么特殊的使用方法,只需要像使用普通函数那样传参即可。

#include <format>
int a = 1;
std::string s1 = std::format("a: {}", a); // OK
std::string s2 = std::format("a: {}, b: {}", a); // 编译错误

C++ 20 的 std::format 来自一个著名的开源库 {fmt}。在 C++ 20 之前,fmt 需要为每个字符串字面量创建不同的类型才能实现编译期格式检查。fmt 提供了一个 FMT_STRING 宏以简化使用的流程。

#include <fmt/format.h>
int a = 1;
std::string s1 = fmt::format(FMT_STRING("a: {}"), a); // OK
std::string s2 = fmt::format(FMT_STRING("a: {}, b: {}"), a); // 编译错误

C++ 20 有了 consteval 后就不用这么别扭了。consteval 函数与以前的 constexpr 函数不同,constexpr 函数只有在必须编译期求值的语境下才会在编译期执行函数,而 consteval 函数在任何情况下都强制编译期求值。std::format 就是利用 consteval 函数在编译期执行代码,来检查字符串参数的格式。

然而 std::format 自身不能是 consteval 函数,只好曲线救国,引入一个辅助类型 std::format_string,让字符串实参隐式转换为 std::format_string。只要这个转换函数是 consteval 函数,并且把格式检查的逻辑写在这个转换函数里面,照样能实现编译期的格式检查。

这里我们实现了一个极简版的 format,可以检查字符串中 {} 的数量是否与参数的个数相同。format_string 的构造函数就是我们需要的隐式转换函数,它是一个 consteval 函数。若字符串中 {} 的数量不对,则代码会执行到 throw 这一行。C++ 的 throw 语句不能在编译期求值,因此会引发编译错误,从而实现了在编译期检查出字符串的格式错误。

namespace my {
    template<class ...Args>
    class format_string {
    private:
        std::string_view str;
    public:
        template<class T>
            requires std::convertible_to<const T &, std::string_view>
        consteval format_string(const T &s)
            : str(s)
        {
            std::size_t actual_num = 0;
            for (std::size_t i = 0; i + 1 < str.length(); i++) {
                if (str[i] == '{' && str[i + 1] == '}') {
                    actual_num++;
                }
            }
            constexpr std::size_t expected_num = sizeof...(Args);
            if (actual_num != expected_num) {
                throw std::format_error("incorrect format string");
            }
        }
        std::string_view get() const { return str; }
    };
    template<class ...Args>
    std::string format(format_string<std::type_identity_t<Args>...> fmt, Args &&...args) {
        // 省略具体的格式化逻辑
    }
}

有一个细节,此处 format 函数的参数写的是 format_string<std::type_identity_t<Args>...>,直接写 format_string<Args ...> 是无法隐式转换的,因为模板实参推导 (template argument deduction) 不会考虑隐式转换,C++ 20 提供了一个工具 std::type_identity 可以解决这个问题。std::type_identity 其实就是一个关于类型的恒等函数,但是这么倒腾一下就能在模板实参推导中建立非推导语境 (non-deduced context),进而正常地匹配到隐式转换,C++ 就是这么奇怪。

参考资料:c++ - why would type_identity make a difference? - Stack Overflow

到此这篇关于std::format 如何实现编译期格式检查的文章就介绍到这了,更多相关std::format 如何实现编译期格式检查内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • 字符串中找出连续最长的数字字符串的实例代码

    字符串中找出连续最长的数字字符串的实例代码

    这篇文章介绍了字符串中找出连续最长的数字字符串的实例代码,有需要的朋友可以参考一下
    2013-09-09
  • C++中Operator类型强制转换成员函数解析

    C++中Operator类型强制转换成员函数解析

    转换函数定义了由<类型说明符1>到<类型说明符2>之间的映射关系。可见,转换函数是用来将一种类型的数据转换成为另一种类型
    2013-09-09
  • C++11学习之多线程的支持详解

    C++11学习之多线程的支持详解

    这篇文章主要为大家详细介绍了C++11中多线程支持的相关资料,文中的示例代码讲解详细,对我们深入了解C++11有一定的帮助,需要的可以参考一下
    2023-02-02
  • C++中sort()函数和priority_queue容器中比较函数的区别详析

    C++中sort()函数和priority_queue容器中比较函数的区别详析

    C++中sort()和priority_queue都能自定义比较函数,其中sort()自定义的比较函数比较好理解,priority_queue中自定义的比较函数的效果和sort()是相反的,这篇文章主要给大家介绍了关于C++中sort()函数和priority_queue容器中比较函数的区别的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2023-03-03
  • C语言程序的编译与预处理详解

    C语言程序的编译与预处理详解

    这篇文章主要介绍了C语言程序的编译与预处理,包括介绍了C和C++混合编程的情况,需要的朋友可以参考下,希望能够给你带来帮助
    2021-10-10
  • C语言深入讲解栈与堆和静态存储区的使用

    C语言深入讲解栈与堆和静态存储区的使用

    对大多数C 语言初学者来说,堆栈却是一个很模糊的概念。堆栈是一种数据结构,一个在程序运行时用于存放的地方,相信这可能是很多初学者共同的认识,静态存储区即内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在
    2022-04-04
  • Qt 使用QDialog实现界面遮罩的示例(蒙版)

    Qt 使用QDialog实现界面遮罩的示例(蒙版)

    界面遮罩在很多时候都可以用到,例如弹窗,本文主要介绍了Qt 使用QDialog实现界面遮罩的示例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2022-04-04
  • 浅谈C++的浅拷贝出现的错误

    浅谈C++的浅拷贝出现的错误

    下面小编就为大家带来一篇浅谈C++的浅拷贝出现的错误。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-01-01
  • 手动添加bits/stdc++.h到vs2017的详细步骤

    手动添加bits/stdc++.h到vs2017的详细步骤

    这篇文章主要介绍了手动添加bits/stdc++.h到vs2017的详细步骤,本文给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2020-02-02
  • C++ COM编程之什么是组件?

    C++ COM编程之什么是组件?

    这篇文章主要介绍了COM编程之什么是组件?COM组件是以Win32动态链接库(DLLs)或可执行文件(EXEs)的形式发布的可执行代码,需要的朋友可以参考下
    2014-10-10

最新评论