是否可以在编译时连接两个 `const char *` 类型的字符串？

Question

显然，我们可以在一个constexpr函数中连接两个字符串文字，但是如何将一个字符串文字与另一个constexpr函数返回的字符串连接起来，如下面的代码所示？

template <class T>
constexpr const char * get_arithmetic_size()
{
    switch (sizeof(T))
    {
    case 1: return "1";
    case 2: return "2";
    case 4: return "4";
    case 8: return "8";
    case 16: return "16";
    default: static_assert(dependent_false_v<T>);
    }
}

template <class T>
constexpr std::enable_if_t<std::is_arithmetic_v<T>, const char *> make_type_name()
{
    const char * prefix = std::is_signed_v<T> ? "int" : "uint";
    return prefix; // how to concatenate prefix with get_arithmetic_size<T>() ?
}

static_assert(strings_equal(make_type_name<int>, make_type_name<int32_t>);

该代码使算术类型的与编译器无关的字符串标识符。

编辑1：

稍微复杂一点的例子是：

template<typename Test, template<typename...> class Ref>
struct is_specialization : std::false_type {};

template<template<typename...> class Ref, typename... Args>
struct is_specialization<Ref<Args...>, Ref> : std::true_type {};

template <class T>
constexpr std::enable_if_t<is_specialization<T, std::vector>::value || is_specialization<T, std::list>::value, const char *> make_type_name()
{
    return "sequence"; // + make_type_name<typename T::value_type>;
}

static_assert(strings_equal(make_type_name<std::vector<int>>(), make_type_name<std::list<int>>()));

Answer 1

这是一个快速编译时字符串类：

template<std::size_t N>
struct ct_str
{
    char state[N+1] = {0};
    constexpr ct_str( char const(&arr)[N+1] )
    {
        for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
            state[i] = arr[i];
    }
    constexpr char operator[](std::size_t i) const { return state[i]; } 
    constexpr char& operator[](std::size_t i) { return state[i]; } 

    constexpr explicit operator char const*() const { return state; }
    constexpr char const* data() const { return state; }
    constexpr std::size_t size() const { return N; }
    constexpr char const* begin() const { return state; }
    constexpr char const* end() const { return begin()+size(); }

    constexpr ct_str() = default;
    constexpr ct_str( ct_str const& ) = default;
    constexpr ct_str& operator=( ct_str const& ) = default;

    template<std::size_t M>
    friend constexpr ct_str<N+M> operator+( ct_str lhs, ct_str<M> rhs )
    {
        ct_str<N+M> retval;
        for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
            retval[i] = lhs[i];
        for (std::size_t i = 0; i < M; ++i)
            retval[N+i] = rhs[i];
        return retval;
    }

    friend constexpr bool operator==( ct_str lhs, ct_str rhs )
    {
        for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
            if (lhs[i] != rhs[i]) return false;
        return true;
    }
    friend constexpr bool operator!=( ct_str lhs, ct_str rhs )
    {
        for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
            if (lhs[i] != rhs[i]) return true;
        return false;
    }
    template<std::size_t M, std::enable_if_t< M!=N, bool > = true>
    friend constexpr bool operator!=( ct_str lhs, ct_str<M> rhs ) { return true; }
    template<std::size_t M, std::enable_if_t< M!=N, bool > = true>
    friend bool operator==( ct_str, ct_str<M> ) { return false; }
};

template<std::size_t N>
ct_str( char const(&)[N] )->ct_str<N-1>;

你可以这样使用它：

template <class T>
constexpr auto get_arithmetic_size()
{
    if constexpr (sizeof(T)==1)
        return ct_str{"1"};
    if constexpr (sizeof(T)==2)
        return ct_str{"2"};
    if constexpr (sizeof(T)==4)
        return ct_str{"4"};
    if constexpr (sizeof(T)==8)
        return ct_str{"8"};
    if constexpr (sizeof(T)==16)
        return ct_str{"16"};
}

template <class T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic<T>{}, bool> = true>
constexpr auto make_type_name()
{
    if constexpr (std::is_signed<T>{})
        return ct_str{"int"} + get_arithmetic_size<T>();
    else
        return ct_str{"uint"} + get_arithmetic_size<T>();
}

这会导致如下语句：

static_assert(make_type_name<int>() == make_type_name<int32_t>());

通过。

活生生的例子。

现在一件烦人的事情是缓冲区的长度在类型系统中。您可以添加一个length字段，并将其设置N为“缓冲区大小”，然后修改ct_str为仅复制到length并将尾随字节保留为0. 然后覆盖以返回两侧的common_type最大值。N

这将允许您传递相同ct_str{"uint"}类型ct_str{"int"}的值，并使实现代码不那么烦人。

template<std::size_t N>
struct ct_str
{
    char state[N+1] = {0};

    template<std::size_t M, std::enable_if_t< (M<=N+1), bool > = true>
    constexpr ct_str( char const(&arr)[M] ):
        ct_str( arr, std::make_index_sequence<M>{} )
    {}
    template<std::size_t M, std::enable_if_t< (M<N), bool > = true >
    constexpr ct_str( ct_str<M> const& o ):
        ct_str( o, std::make_index_sequence<M>{} )
    {}
private:
    template<std::size_t M, std::size_t...Is>
    constexpr ct_str( char const(&arr)[M], std::index_sequence<Is...> ):
        state{ arr[Is]... }
    {}
    template<std::size_t M, std::size_t...Is>
    constexpr ct_str( ct_str<M> const& o, std::index_sequence<Is...> ):
        state{ o[Is]... }
    {}
public:
    constexpr char operator[](std::size_t i) const { return state[i]; } 
    constexpr char& operator[](std::size_t i) { return state[i]; } 

    constexpr explicit operator char const*() const { return state; }
    constexpr char const* data() const { return state; }
    constexpr std::size_t size() const {
        std::size_t retval = 0;
        while(state[retval]) {
            ++retval;
        }
        return retval;
    }
    constexpr char const* begin() const { return state; }
    constexpr char const* end() const { return begin()+size(); }

    constexpr ct_str() = default;
    constexpr ct_str( ct_str const& ) = default;
    constexpr ct_str& operator=( ct_str const& ) = default;

    template<std::size_t M>
    friend constexpr ct_str<N+M> operator+( ct_str lhs, ct_str<M> rhs )
    {
        ct_str<N+M> retval;
        for (std::size_t i = 0; i < lhs.size(); ++i)
            retval[i] = lhs[i];
        for (std::size_t i = 0; i < rhs.size(); ++i)
            retval[lhs.size()+i] = rhs[i];
        return retval;
    }

    template<std::size_t M>
    friend constexpr bool operator==( ct_str lhs, ct_str<M> rhs )
    {
        if (lhs.size() != rhs.size()) return false;
        for (std::size_t i = 0; i < lhs.size(); ++i)
            if (lhs[i] != rhs[i]) return false;
        return true;
    }
    template<std::size_t M>
    friend constexpr bool operator!=( ct_str lhs, ct_str<M> rhs )
    {
        if (lhs.size() != rhs.size()) return true;
        for (std::size_t i = 0; i < lhs.size(); ++i)
            if (lhs[i] != rhs[i]) return true;
        return false;
    }
};

template<std::size_t N>
ct_str( char const(&)[N] )->ct_str<N-1>;

函数实现现在变为：

template <class T>
constexpr ct_str<2> get_arithmetic_size()
{
    switch (sizeof(T)) {
        case 1: return "1";
        case 2: return "2";
        case 4: return "4";
        case 8: return "8";
        case 16: return "16";
    }

}

template <class T, std::enable_if_t<std::is_arithmetic<T>{}, bool> = true>
constexpr auto make_type_name()
{
    constexpr auto base = std::is_signed<T>{}?ct_str{"int"}:ct_str{"uint"};
    return base + get_arithmetic_size<T>();
}

这样写起来就自然多了。

活生生的例子。