C++23 将 mdspan 格式化为矩阵

Question

我正在尝试指定一个格式化程序来将 2 级的

mdspan

打印为矩阵，非常有用。我至少希望元素格式能够工作，例如

std::println("{::.2e}", matrix)

将打印一些双精度矩阵，其格式为

.2e

。困难在于这必须在编译时完成，我不明白这通常是如何完成的，

"{:" + std::string{spec} + "}"

这里不是编译时所以它失败了。了解这是如何完成的或获取实现格式化的一般提示会很有用。

#include <print>
#include <mdspan>
#include <format>

template<class T, class Extents, class Layout, class Accessor>
requires (Extents::rank() == 2)
struct std::formatter<std::mdspan<T, Extents, Layout, Accessor>> {

    std::string_view spec;
    
    constexpr auto parse(format_parse_context& ctx) {
        auto it = ctx.begin();
        auto end = ctx.end();
        spec = std::string_view{it, end};
        return end;
    }
    
    auto format(const std::mdspan<T, Extents, Layout, Accessor>& md, format_context& ctx) const {
        auto out = ctx.out();
        *out++ = '[';
        for (size_t i = 0; i < md.extent(0); ++i) {
            if (i > 0) {
                *out++ = '\n';
                *out++ = ' ';
            }
            *out++ = '[';
            for (size_t j = 0; j < md.extent(1); ++j) {
                if (j > 0)
                    *out++ = ' ';
                if (spec.empty())
                    out = std::format_to(out, "{}", md[i, j]);
                else
                    out = std::format_to(out, "{:" + std::string{spec} + "}", md[i, j]);
            }
            *out++ = ']';
        }
        *out++ = ']';
        
        return out;
    }
};

int main() {
    std::println("{::.2e}", std::mdspan((double []) {1.1111, 2, 3, 4}, 2, 2));
}

Answer 1

过去，对我来说，尽可能多地使用已实现的功能效果最好，尤其是在

std::formatter

方面。避免繁重工作的一种方法是进行以下更改：

1. 继承

   std::formatter<T>

   以从已实现的

   parse

   功能中受益。
2. 使用

   std::formatter<T>::format(md[i,j], ctx);

   处理数字格式并推进上下文输出迭代器。

一个工作示例可能如下所示：

#include <print>
#include <mdspan>
#include <format>  

template<class T, class Extents, class Layout, class Accessor>
requires (Extents::rank() == 2)
struct std::formatter<std::mdspan<T, Extents, Layout, Accessor>> : std::formatter<T>
{
    auto format(const std::mdspan<T, Extents, Layout, Accessor> & md, format_context & ctx) const {
        auto out = ctx.out();
        *out++ = '[';
        for (size_t i = 0; i < md.extent(0); ++i) 
        {
            if (i > 0) 
            {
                *out++ = '\n';
                *out++ = ' ';
            }
            *out++ = '[';
            for (size_t j = 0; j < md.extent(1); ++j) 
            {
                if (j > 0)
                {
                    *out++ = ' ';
                }
                std::formatter<T>::format(md[i, j], ctx);
            }
            *out++ = ']';
        }
        *out++ = ']';

        return out;
    }
};

int main() 
{
    auto arr = std::array{ 1.1111, 2.0, 3.0, 4.0 };
    auto span = std::mdspan(arr.data(), 2, 2);
    std::println("{:.2e}", span);
}

此外，如果

parse

，则

ctx.begin()

返回的迭代器应该返回

.begin() == .end()

- 如果不是，那么它应该指向第一个不匹配的字符（如果它是

}

），否则应该抛出

format_error

。您的实现点超出了最后一个字符，并且将/可能导致编译错误。