十六进制字符到 std::string 的 constexpr 转换

Question

我有很多这样的字符串：

"343536"_hex

我想转换成它们对应的字节串。我正在使用 C++11 并定义了一个用户定义的字符串文字来将它们转换为十六进制字符串。但是，我目前的转换无法评估为constexpr，这正是我所寻求的。特别是我想使用这样的东西，但作为constexpr：

std::string operator "" _hex(const char *s, std::size_t slen )
{
    std::string str;
    str.reserve(slen);
    char ch[3];
    unsigned long num;
    ch[2] = '\0';

    for ( ; slen; slen -= 2, s += 2) {
        ch[0] = s[0];
        ch[1] = s[1];
        num = strtoul(ch, NULL, 16);
        str.push_back(num);
    }
    return str;
}

测试驱动

int main()
{
    std::string src{"653467740035"_hex};
    for (const auto &ch : src)
        std::cout << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') 
                  << (unsigned)ch << '\n';
}

样本输出

65
34
67
74
00
35

问题

要非常非常清楚我在问什么，是这样的： 如何编写这种类型的 C++11 字符串文字转换，可以在编译时评估为 constexpr？

Answer 1

为了实现您想要做的事情，您需要有一些与constexpr 兼容的编译时string 类。但是没有这样一个标准的东西。我可以看到一些接近它的东西：

• boost::mpl::string，但是界面不是很漂亮。
• boost::log::string_literal，有你想要的界面，但缺少constexpr的支持。
• std::string_literal，这正是您正在寻找的，但没有实现。如果您有空闲时间，它可能可以在 C++11 中实现。

为了简化所有这些，让我们使用一个过于简化的string_literal 类。请注意，上面描述的某些类有一个尾随 \0，以便更接近 std::string，但我们不会费心添加一个。

template<std::size_t N>
struct string_literal
{
    char data[N];
};

我们还将提供operator+ 用于连接。需要一些时间来解释它是如何工作的，而且它与这个问题并不真正相关。假设它只是一些模板魔法（std::integer_sequence 是 C++14 实用程序，但可以在 C++11 中实现）：

template<std::size_t N1, std::size_t N2, std::size_t... Ind1, std::size_t... Ind2>
constexpr auto concatenate(string_literal<N1> lhs, string_literal<N2> rhs,
                   std::index_sequence<Ind1...>, std::index_sequence<Ind2...>)
    -> string_literal<N1+N2>
{
    return { lhs.data[Ind1]... , rhs.data[Ind2]... };
}

template<std::size_t N1, std::size_t N2>
constexpr auto operator+(string_literal<N1> lhs, string_literal<N2> rhs)
    -> string_literal<N1+N2>
{
    using Indices1 = std::make_index_sequence<N1>;
    using Indices2 = std::make_index_sequence<N2>;
    return concatenate(lhs, rhs, Indices1{}, Indices2{});
}

您可以使用模板用户定义的文字（使用char...）来摆脱字符串文字并拥有更漂亮的文字（1234_hex 而不是"1234"_hex）：

template<char... Chars>
auto operator "" _hex()
    -> string_literal<sizeof...(Chars)/2>
{
    return process<Chars...>();
}

现在，您所需要的只是一个可以成对处理角色的函数。一个通用的和“完成”条件的重载。请注意，需要 enable_if_t 以避免模棱两可的函数调用（即 C++14，但您可以在 C++11 中将其替换为 typename std::enable_if<...>::type）。将字符转换为等效数字的“真正”工作是在只接受两个模板参数的 process 重载中完成的。

template<char C1, char C2>
constexpr auto process()
    -> string_literal<1>
{
    return { 16 * (C1 - '0') + (C2 - '0') };
}

template<char C1, char C2, char... Rest,
         typename = std::enable_if_t< (sizeof...(Rest) > 0), void >>
constexpr auto process()
    -> string_literal<sizeof...(Rest)/2 + 1>
{
    return process<C1, C2>() + process<Rest...>();
}

您可以添加更多检查以确保始终有偶数个字符或确保没有任何错误字符。我提供的代码使用了 C++14 标准库中的一些特性，但我确保只使用可以在需要时在 C++11 中轻松重新实现的特性。请注意，由于对constexpr 函数的放宽限制，您可能可以使用 C++14 编写更易于阅读的程序。

Here 是一个具有上述所有函数和类的 C++14 示例。我确保您的测试程序仍然有效（我只是在循环中将scr 替换为scr.data，因为我们使用了一个受过教育的string_literal 类）。