C++17 constexpr 函数将数组转换为不同大小的数组

Question

我问是否可以转换如下函数：

string escape(const string& s)
{
    string r = "";
    for(char c:s)
    {
        if(c=='"') 
        {
            r+='\\'; r+=c;
        }
        else r+=c;
    }
    return r;
}

变成这样的东西：

constexpr const char* escape(const char* s) { ??? }

这是一个说明一般 constexpr array[N]->array[M] 方法的示例，其中 M 取决于 array[N] 的内容。该解决方案可能有利于某些情况。我正在编译一个平台，其中每一位 RAM 都很重要，并且我试图将尽可能多的数据推送到只读部分，同时保持代码清晰度（并使用 C++ 语法制作）。我听说 C++20 可能可以，但我不考虑切换到全新标准只是为了解决这个特定问题，所以我想知道我们是否可以利用我们已经拥有的东西来实现。

我尝试的解决方案依赖于输出的上限。如果输入有 N 个字符，则输出最多为 2*N 大小（最坏情况是全引号字符串

""..."

->

\"\"...\"

）。代码大致如下：

template<int N>
struct static_str { char data[N]; };

template<int N>
constexpr static_str<2*N> escape(static_str<N> s)
{
    static_str<2*N> r;
    int k=0;
    for(int i=0;i<N;i++)
    {
        if(s.data[i]=='"') { r.data[k++]='\\'; }
        r.data[k++] = s.data[i];
    }
    return r;
}

但是，考虑到输出的平均长度，很明显这种方法会浪费内存。我有一些想法来解决这个问题，但由于一些限制或缺少拼图而失败了：

1. 您可以预先计算输出的长度（

   expected_len(s) := strlen(s)+<n.o. quotes>

   ），但是不允许您创建

   static_str<expected_len(s)>

   类型的变量 - “expected_len(s) 不是常量”。

2. 假设我使用上面的

   escape(s)

   函数来获得2*N大小的输出，我想我可以修剪数组以保留其第一个元素，直到它匹配

   expected_len(s)

   。但我不知道如何在不与模板机制冲突的情况下做到这一点。

3. 如果输出大小不容易预测怎么办？

Answer 1

一种可能性是首先计算

constexpr

目标数组的大小。

如果有的话，我们可以分配一个所需大小的

std::array

，并根据要求对其进行初始化。但是，所需的大小无法作为函数的参数提供，因为它不能用作

constexpr

，因此我们可以将其作为非类型模板参数提供。

为了保持 API 简单（即使用输入字符串对

escape

进行一次调用），我们必须（不幸的是）依赖预处理器。

这是代码：

#include <array>

// we get the size and the occurrences number in the provided string
constexpr auto info (const char* str, char c)
{
    int size=0;
    int found=0;
    while (*str)
    {
        if(*str==c) { found++; }
        str++;
        size++;
    }
    return std::make_pair(size,found);
}

// we provide the size and occurs number as non-type template parameters
template<int size, int occurs>
constexpr auto escape_impl (const char* s, char c)
{
    // we can allocate the result array with the required size
    std::array<char,size+occurs> r {};

    int k=0;
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        if(s[i]==c) { r[k++]='\\'; }
        r[k++] = s[i];
    }

    return r;
}

// We can't provide size and occurs number as function parameters 
// because they would not be constexpr. So we have to provide them
// as non-type template arguments.
#define escape(s,c) escape_impl<info(s,c).first, info(s,c).second> (s,c) 

static_assert (escape ("abab", 'b').size() == 6);
static_assert (escape ("abab", 'b') [0] == 'a' );
static_assert (escape ("abab", 'b') [1] == '\\');
static_assert (escape ("abab", 'b') [2] == 'b' );
static_assert (escape ("abab", 'b') [3] == 'a' );
static_assert (escape ("abab", 'b') [4] == '\\');
static_assert (escape ("abab", 'b') [5] == 'b' );

int main() 
{
}

演示