将字符串文字传递给模板字符数组参数

Question

CTRE library 能够在编译时使用ctre::match<"REGEX">(text_to_search) 等语法解析和验证正则表达式。我知道这种语法仅在 C++20 中受支持，这很好，但无论我尝试什么，我都无法以这种方式使用字符串文字。这是一个非常简单的例子：

// The compiler refuses to pass string literals to STR in this compile time version.
template <char const STR[2]> constexpr int to_int_compile_time()
{
    return STR[0] - '0';
}

// It has no problems passing the string literal to str in this version.
int to_int_runtime(char const str[2])
{
    return str[0] - '0';
}

调用to_int_runtime("0") 工作正常，但to_int_compile_time<"0">() 抱怨字符串文字不能用于此模板参数。 to_int_compile_time应该怎么写，才能把字符串字面量传入char数组模板参数？

Answer 1

能够做到这一点取决于 C++20 的一个鲜为人知的特性：非类型模板参数可以具有类模板类型，无需指定模板参数。 CTAD 将决定这些论点。

因此，您创建了一个以size_t N 为模板的类，该类具有char[N] 作为成员，可以从一个构造，并且N 可以由CTAD 推导出来。

例子：

// This does nothing, but causes an error when called from a `consteval` function.
inline void expectedNullTerminatedArray() {}

template <std::size_t N>
struct ConstString
{
    char str[N]{};

    static constexpr std::size_t size = N - 1;

    [[nodiscard]] std::string_view view() const
    {
        return {str, str + size};
    }

    consteval ConstString() {}
    consteval ConstString(const char (&new_str)[N])
    {
        if (new_str[N-1] != '\0')
            expectedNullTerminatedArray();
        std::copy_n(new_str, size, str);
    }
};

然后您执行template <ConstString S> struct A {...};，并使用S.str 或S.view() 来检查字符串。

下面是这个类的一些额外的便利操作符：

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const ConstString<A> &a, const ConstString<B> &b)
{
    ConstString<A + B - 1> ret;
    std::copy_n(a.str, a.size, ret.str);
    std::copy_n(b.str, b.size, ret.str + a.size);
    return ret;
}

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const ConstString<A> &a, const char (&b)[B])
{
    return a + ConstString<B>(b);
}

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const char (&a)[A], const ConstString<B> &b)
{
    return ConstString<A>(a) + b;
}

您还可以使用此类具有模板 UDL：

template <ConstString S>
struct ConstStringParam {};

template <ConstString S>
[[nodiscard]] constexpr ConstStringParam<S> operator""_c()
{
    return {};
}

// -----

template <ConstString S> void foo(ConstStringParam<S>) {}

foo("Sup!"_c);