是否可以像 python 的 f-strings 那样在 C++ 中格式化字符串？

Question

在 Python 中，可以使用 f-strings 方便地格式化字符串：

a = 42
print(f"a = {a}") # prints "a = 42"

是否可以在编译时在 C++ 中做这样的事情，或者是format("a = {}", a);最接近 f-strings 的东西？

编辑：我并不是说这些格式化方法应该在运行时工作。编译器不能只在编译时通过名称查找当前作用域中可见的变量吗？就像，如果它遇到字符串，f"foo = {foo}"它可以将此字符串替换为std::format("foo = {}", foo)代码

Answer 1

C++ 没有反射。因此，不可能通过名称提供对变量的引用。

但正如@NicolBolas 指出的那样，即使存在反射，也需要更多。它不仅需要大量的语言支持（告诉被调用函数在调用范围内的变量是什么），它还会阻止大量的优化。编译器无法删除任何变量，因为格式字符串（在编译时未知时）最终可能会引用范围内的任何变量。

所以不行。std::format是最接近的。

Answer 2

C++ 没有 f-string 机制。字符串插值在语言中是不可能的。即使使用编译时函数调用，您也需要让这样的函数“伸入”调用者的范围，以检索这些变量的内容并适当地格式化它们。这意味着基于函数的字符串插值机制的行为必须有所不同，不仅取决于它所使用的字符串，还取决于它被调用的位置。

这不是 C++ 真正允许的事情。

Answer 3

没有什么好的办法可以做到这一点。

使用一些重宏，您可以实现类似F(a = ARG(a))（whereF和ARGare 宏）的语法，并且它会起作用，但有主要限制（见下文）。

下面是一个依赖 libfmt 的示例实现：

#define F(...) F_LOW( (str, __VA_ARGS__ ) )
#define ARG(...) )(expr, __VA_ARGS__ )(str,

#define F_LOW(...) ::fmt::format(F_END(F_STR_LOOP_A __VA_ARGS__) F_END(F_ARG_LOOP_A __VA_ARGS__))

#define F_END(...) F_END_(__VA_ARGS__)
#define F_END_(...) __VA_ARGS__##_END

#define F_CAT(a, b) F_CAT_(a, b)
#define F_CAT_(a, b) a##b

#define F_STR_LOOP_A(...) F_STR_LOOP_BODY(__VA_ARGS__) F_STR_LOOP_B
#define F_STR_LOOP_B(...) F_STR_LOOP_BODY(__VA_ARGS__) F_STR_LOOP_A
#define F_STR_LOOP_A_END
#define F_STR_LOOP_B_END
#define F_STR_LOOP_BODY(tag, ...) F_CAT(F_STR_LOOP_BODY_, tag)(__VA_ARGS__)
#define F_STR_LOOP_BODY_str(...) #__VA_ARGS__
#define F_STR_LOOP_BODY_expr(...) "{}"

#define F_ARG_LOOP_A(...) F_ARG_LOOP_BODY(__VA_ARGS__) F_ARG_LOOP_B
#define F_ARG_LOOP_B(...) F_ARG_LOOP_BODY(__VA_ARGS__) F_ARG_LOOP_A
#define F_ARG_LOOP_A_END
#define F_ARG_LOOP_B_END
#define F_ARG_LOOP_BODY(tag, ...) F_CAT(F_ARG_LOOP_BODY_, tag)(__VA_ARGS__)
#define F_ARG_LOOP_BODY_str(...)
#define F_ARG_LOOP_BODY_expr(...) , __VA_ARGS__

例如，使用这些宏F(a=ARG(a), b=ARG(b))将相当于 pythonic f"a={a}, b={b}"，并将扩展为

::fmt::format("a=" "{}" ", b=" "{}" "", a, b)

这相当于

::fmt::format("a={}, b={}", a, b)

到目前为止看起来不错吗？它甚至可以处理转义序列（以某种方式）！

以下是提到的主要缺点：

• 任何空白字符序列都将替换为单个空格。

  • 此外，任何前导和尾随空白以及周围的任何空白都ARG将被删除。

• 字符串中的所有宏都会展开。

• 该字符串不能包含不平衡的括号。

• ARG(...)不能出现在括号内。

IMO，这使得它无法用于除调试输出之外的任何内容。

可能的解决方法包括：

• 将语法更改为以下之一：

  • F("a = " ARG(a))（我不喜欢它的样子）
  • F("a = ", (a))（看起来不错，但需要 Boost.Preprocessor 或等效的生成宏）
  • F("a = ", ARG a)（相同的）
  • F("a = ", ()a)（相同的）

• ARG比方说，添加一个子宏（类似于）STR("...")以逐字包含字符串文字。这将允许您包含任何您想要的空格/括号/未扩展的宏/...。

  示例：F(a = ARG(A))给你a =42. 如果您想要后面有一个空格=，就可以F(a = STR(" ") ARG(A))。

  语法太晦涩了，所以实现它留给读者作为练习。

• ...

奖励：使用正确的标志（或#pragmas），大多数编译器将允许您将其包含$在宏名称中。这意味着如果您想的话，您可以使用$(expr)代替...ARG(expr)