创建一个重复字符 n 次的编译时间字符串

Question

我正在使用这样的函数将数据导出到 xml 文件中（注意：愚蠢的示例）：

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;
     //...
}

那些<< 采用std::string_view 参数的地方：

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，我可以使用std::string、std::array、...添加重载

现在，我真的很想这样写：

// 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现indent()的提示？ 我不确定返回一个指向在编译时分配的静态常量缓冲区的std::string_view 的想法是否最合适，我愿意接受其他建议。

Answer 1

如果您希望 indent 在编译时工作，那么您将要求 N 也是编译时值，或将 indent 作为调用的一部分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，因此后者已退出 - 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，你不能简单地在函数中创建一个数组并返回一个 string_view ——因为这会导致一个悬空指针（因此是 UB），因为在函数结束。所以你需要解决这个问题。

最简单的方法是使用struct 中的template 来保存static 数组（在本例中为std::array，因此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>();
};

这个make_indent_string<N>() 现在只是一个简单的包装器，它创建一个std::array 并用制表符填充它：

// 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> 就变成了持有者的包装：

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 indent<5>() 根据需要生成正确的编译时字符串：

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

---

虽然这可行，但实际上你可能更简单地用FileWrite（或任何基类——假设这是ostream）来编写indent<N>()，而不是返回string_view .除非您对这些流进行缓冲写入，否则写入几个单个字符的成本与刷新数据的成本相比应该是最小的——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递归函数，将\t 传递给您的流对象，然后调用indent<N-1>(...)，例如：

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;
}

这改变了现在的用法：

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;

但与在编译时生成字符串相比，该实现更容易理解和理解 IMO。

实际上，此时写起来可能更简洁：

auto indent(FileWrite& f, std::size_t n) -> FileWrite&
{
    for (auto i = 0u; i < n; ++i) { f << '\t'; }
    return f;
}

这可能是大多数人希望阅读的内容；尽管它确实以最小的循环成本来实现（前提是优化器没有展开它）。

Answer 2

使用 std::string (size_t n, char c);

另见create-string-with-specified-number-of-characters

void write_xml_file(const std::string& path)
{

 using namespace std::string_view_literals; // Use "..."sv

 FileWrite f(path);
 f<< "<root>\n"sv
 << std::string ( 1, '\t') << "<nested1>\n"sv
 << std::string ( 2, '\t') << "<nested2>\n"sv
 << std::string ( 3, '\t') << "<nested3>\n"sv
 << std::string ( 4, '\t') << "<nested4>\n"sv;
 //...
}