string_view 格式化流输出的实现

Question

在实现 C++1z 的 std::basic_string_view 以在较旧的编译器上使用它时，我遇到了 stream output operator overload 的问题。 基本上，它必须输出 string_view 引用的内容，同时不依赖任何空终止符存在（因为 string_view 不保证是空终止的）。

通常，为operator<< 编写重载非常容易，因为您可以依赖已经存在的重载，因此不需要使用哨兵对象as mentioned in this question on SO。

但在这种情况下，operator<< 没有预定义的重载，采用字符指针和长度 (obviously)。因此，我在当前的实现中创建了一个临时的 std::string 实例：

template< typename TChar, typename TTraits >
auto operator<<(::std::basic_ostream<TChar, TTraits>& p_os, basic_string_view<TChar, TTraits> p_v)
    -> ::std::basic_ostream<TChar, TTraits>&
{
    p_os << p_v.to_string(); // to_string() returns a ::std::string.
    return p_os;
}

这可行，但我真的不喜欢我必须创建一个临时的 std::string 实例，因为这需要冗余复制数据和可能动态使用记忆。至少在我看来，这违背了使用轻量级引用类型的目的。

所以我的问题是：

在没有开销的情况下为我的 string_view 实现正确格式化输出的最佳方法是什么？

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在研究的过程中，我发现 LLVM 是这样操作的：(found here)

// [string.view.io]
template<class _CharT, class _Traits>
basic_ostream<_CharT, _Traits>&
operator<<(basic_ostream<_CharT, _Traits>& __os, basic_string_view<_CharT, _Traits> __sv)
{
    return _VSTD::__put_character_sequence(__os, __sv.data(), __sv.size());
}

__put_character_sequence 的实现驻留在in this file，但它大量使用内部函数来进行格式化。我需要自己重新实现所有格式吗？

Answer 1

据我所知，您必须自己处理。

幸运的是，您需要为类似字符串的项目执行的格式设置非常少——如果需要，主要是在字符串之前或之后插入填充。

• 要确定是否需要填充，您需要使用ios_base::width() 检索流的当前字段。
• 要确定是在写出字符串之前还是之后插入它，您需要使用ios_base::fmtflags() 检索左/右标志。
• 要确定要插入 什么 作为填充，您可以调用 ios_base::fill()。
• 最后，我相信您需要检查fixed 标志——如果内存可用，并且设置了它，如果它比当前字段宽度长，您需要截断您的字符串。

因此（使用string_view 的超简化实现），代码可能如下所示：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ios>
#include <sstream>

class string_view { 
    char const *data;
    size_t len;
public:
    string_view(char const *data, size_t len) : data(data), len(len) {}

    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, string_view const &sv) { 
        std::ostream::sentry s{ os };
        if (s) {
            auto fill = os.fill();
            auto width = os.width();
            bool left = os.flags() & std::ios::left;
            bool right = os.flags() & std::ios::right;
            bool fixed = os.flags() & std::ios::fixed;

            auto pad = [&](size_t width) { while (width--) os.put(fill); };

            if (sv.len < width) {
                auto padding_len = width - sv.len;
                if (right) pad(padding_len);
                os.write(sv.data, sv.len);
                if (left) pad(padding_len);
            }
            else {
                os.write(sv.data, fixed ? width : sv.len);
            }
        }
        os.width(0);
        return os;
    }
};

#ifdef TEST   
void check(std::stringstream &a, std::stringstream &b) {
    static int i;

    ++i;
    if (a.str() != b.str()) {
        std::cout << "Difference in test:" << i << "\n";
        std::cout << "\"" << a.str() << "\"\n";
        std::cout << "\"" << b.str() << "\"\n";
    }
    a.seekp(0);
    b.seekp(0);
}

int main() { 
    char string[] = "Now is the time for every good man to come to the aid of Jerry.";

    std::stringstream test1;
    std::stringstream test2;

    test1 << string_view(string, 3);
    test2 << std::string(string, 3);
    check(test1, test2);

    test1 << string_view(string + 4, 2);
    test2 << string_view(string + 4, 2);
    check(test1, test2);

    test1 << std::setw(10) << std::left << string_view(string, 6);
    test2 << std::setw(10) << std::left << std::string(string, 6);
    check(test1, test2);

    test1 << std::setw(10) << std::right << string_view(string, 6);
    test2 << std::setw(10) << std::right << std::string(string, 6);
    check(test1, test2);

    test1 << std::setw(10) << std::right << string_view(string, sizeof(string));
    test2 << std::setw(10) << std::right << std::string(string, sizeof(string));
    check(test1, test2);

    test1 << std::setw(10) << std::right << std::fixed << string_view(string, sizeof(string));
    test2 << std::setw(10) << std::right << std::fixed << std::string(string, sizeof(string));
    check(test1, test2);
}
#endif

哦——还有一个细节。由于我们只写入流，而不是直接写入底层缓冲区，我认为在这种情况下，我们实际上可能不需要创建 sentry 对象。如图所示，创建和使用它非常简单，但毫无疑问，删除它至少会快一点。