创建一个重复字符 n 次的编译时字符串

Question

我正在使用这样的函数来导出 xml 文件中的数据（注意：愚蠢的例子）：

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;
     //...
}

如果这些<<需要std::string_view的参数：

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，我可以添加重载std::string, 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个关于如何实施的提示indent()？我不确定返回std::string_view指向在编译时分配的静态常量缓冲区的指针是否最合适，我愿意接受其他建议。

Answer 1

如果你想indent在编译时的工作，那么你将需要N也可以编译时间值，或为indent被称为一个部分constexpr子表达式。

由于这是为了流式传输到某些文件支持的流对象FileWrite，后者已失效——这意味着您需要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一个std::string_view. 这里的复杂之处在于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具有自动存储持续时间。从技术上讲，您不能简单地在函数中创建一个数组并返回其中的一个string_view——因为这会导致悬空指针（以及 UB），因为存储在结束时超出范围功能。所以你需要解决这个问题。

最简单的方法是使用 a templateof astruct保存一个static数组（在这种情况下std::array，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>()现在只是一个简单的包装器，它创建一个std::array并用选项卡填充它：

// 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>就变成了支架周围的包装器：

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，看看这在编译时是否有效，它应该：

static_assert(indent<5>() == "\t\t\t\t\t");

Live Example

如果您检查程序集，您还将看到根据需要indent<5>()生成正确的编译时字符串：

indent_string_holder<5ul>::value:
        .asciz  "\t\t\t\t\t"

尽管这可行，但实际上indent<N>()，根据FileWrite（或任何基类 - 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，否则与刷新数据的成本相比，写入几个单个字符的成本应该是最小的——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给流对象的递归函数，然后调用indent<N-1>(...)，例如：

indent_string_holder<5ul>::value:
        .asciz  "\t\t\t\t\t"

这将使用更改为现在如下：

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;
}

但是与在编译时生成字符串相比，实现更容易理解和理解 IMO。

实际上，此时编写以下代码可能会更清晰：

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;

这可能是大多数人期望阅读的内容；尽管它确实以最小的循环成本出现（前提是优化器不展开它）。