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如何在保持 API 简单的同时加入编译时类似字符串的对象？

我正在尝试在编译时连接类似字符串的对象。在这篇文章的帮助下，我想出了这样的东西： #包括 #包括 #包括 我试图在编译时连接类似字符串的对象。在这篇文章的帮助下，我想出了这样的东西： #include <cstddef> #include <algorithm> #include <array> #include <cstring> #include <string> #include <string_view> template <std::size_t N> class ConstexprChars { private: std::array<char, N> _string; template <std::size_t S> friend class ConstexprChars; template <std::size_t S1, std::size_t S2> constexpr ConstexprChars(const std::array<char, S1> s1, const std::array<char, S2> s2) : _string() { std::copy(s1.begin(), s1.end() - 1, _string.begin()); std::copy(s2.begin(), s2.end() - 1, _string.begin() + S1 - 1); } public: constexpr ConstexprChars(const char (&str)[N]) : _string() { std::copy(&str[0], &str[0] + N, _string.begin()); } constexpr ConstexprChars(const std::array<char, N> str) : _string() { std::copy(&str[0], &str[0] + N, _string.begin()); } constexpr ConstexprChars(std::string_view str) : _string() { std::copy(str.data(), str.data() + N, _string.begin()); } template <std::size_t S> constexpr auto operator+(const ConstexprChars<S> other) const { return ConstexprChars<N + other._string.size() - 1>(_string, other._string); } [[nodiscard]] constexpr auto c_str() const { return _string.data(); } }; template <std::size_t N, std::size_t... Ns> constexpr auto cconcat_impl(const char (&first)[N], const char (&... rest)[Ns]) { if constexpr (!sizeof...(Ns)) { return ConstexprChars<N>{first}; } else { return ConstexprChars<N>{first} + cconcat_impl(rest...); } } template <std::size_t... Ns> constexpr auto cconcat(const char (&... strings)[Ns]) { return cconcat_impl(strings...); } #include <iostream> int main() { // this works; constexpr const char name[] = "Edward"; constexpr auto joined1 = cconcat("name=", name); std::cout << joined1.c_str() << std::endl; // this does not work: // constexpr std::string_view value = "42"; // essentially same as constexpr const char* // constexpr auto joined2 = cconcat("value=", value); // std::cout << joined2.c_str() << std::endl; return 0; } 但是，这仅适用于字符串文字和字符数组。有没有办法扩展其他编译时类似字符串对象的功能？ 编辑： 正如@Oersted所建议的，实现这一目标的一种方法是添加这些重载和宏方案（为了简单起见，忽略了混合搭配的可能性）： constexpr std::size_t cptr_size(const char* cptr) { return std::string_view{cptr}.length() + 1; } template <std::size_t N> constexpr auto make_array(const char* cptr) { std::array<char, N> arr; std::copy_n(cptr, N, arr.data()); return arr; } #define MAKEARRAY(str) make_array<cptr_size(str)>(str) template <std::size_t N, std::size_t... Ns> constexpr auto cconcat_impl(const std::array<char, N> first, const std::array<char, Ns>... rest) { if constexpr (!sizeof...(Ns)) { return ConstexprChars<N>{first}; } else { return ConstexprChars<N>{first} + cconcat_impl(rest...); } } template <std::size_t... Ns> constexpr auto cconcat(const std::array<char, Ns>... strings) { return cconcat_impl(strings...); } 那么，我们可以这样做： int main() { constexpr const char* value = "42"; constexpr auto joined2 = cconcat(MAKEARRAY("value="), MAKEARRAY(value)); std::cout << joined2.c_str() << std::endl; return 0; } 但是，这改变了 API。是否可以在保留相同 API 的同时实现这一目标？也就是说，是否可以有这个： int main() { constexpr const char* value = "42"; constexpr auto joined2 = cconcat("value=", value); std::cout << joined2.c_str() << std::endl; return 0; } 您需要将串联结果存储在编译时大小的数组中（例如std::array）。但是 std::string_view::size 是其值的一部分（而不是其类型），并且不能用于确定串联函数的结果类型。最直接的方法是定义一个 fixed_string 类模板并将大小放入其类型元数据中。类模板可以将转换运算符声明为 std::array、std::string_view 和 std::string。对于运行时串联，您需要在串联序列中提供至少一个 std::string 类的实例。如果使用 operator+ 来执行串联，语法将保持一致： template<std::array val> struct fixed_string{ using this_arr_t = std::remove_cv_t<decltype(val)>; using value_type = this_arr_t::value_type; using string_view = std::basic_string_view<value_type>; consteval static auto size() {return size(val)-!back(val);}; consteval operator std::basic_string_view<value_type>() const{return string_view{data(val), this->size()};}; constexpr operator std::basic_string<value_type>() const{return std::basic_string{ string_view{*this}};}; consteval static auto begin() {return std::begin(string_view{fixed_string{}});}; consteval static auto end() {return std::end(string_view{fixed_string{}});}; template<std::size_t N> consteval static auto arrcat(array<value_type, N> rhs) ->std::array<value_type, size() + N> { std::array<value_type, size() + N> res; std::ranges::copy(rhs, std::ranges::copy(fixed_string{}, begin(res)).second); return res; }; template<std::array rhs> consteval fixed_string<arrcat(rhs)> operator+(fixed_string<rhs>) {return {};}; private: // I would like the class empty }; template<std::array val> consteval fixed_string<val> operator""_fxstr() {return {};}; auto str = "this"_fxstr + " is a "_fxstr + "std::string"s; 为了清楚起见，我留下了很多实现细节。例如：我会从末尾删除空终止符，但人们可能想保留它。 但是 ` 提供了一种更简单的方法来零努力地实现这一目标： auto str = std::array{ "this"sv , "is"sv , "a"sv , "std::string"s } | std::views::join("_") | std::ranges::to<std::string>(); 如果输入是，则join的结果可以是constexpr。但在被收集为 string 或 vector 与 ranges::to 之前，它不会是连续的范围。 最后一点 - 正如评论中已经提到的 - 是避免定义与 Qt 等著名库中的名称相同的标识符： QObject 是与您的预期用途无关的名称，并且是抽象基类名称Qt。 总结我的评论，我实现了这个片段。是否满足您的需求： #include <algorithm> #include <array> #include <cstddef> #include <iostream> #include <string_view> namespace Details { template <size_t N> struct StringWrapper { std::array<char, N> value; std::size_t size; constexpr explicit(false) StringWrapper(const char (&str)[N]) : size(N) { std::copy_n(static_cast<const char *>(str), N, value.data()); } }; } // namespace Details template <Details::StringWrapper head, Details::StringWrapper tail> class SConcat { constexpr static std::array<char, head.size + tail.size - 1> init() { std::array<char, head.size + tail.size - 1> conc; std::copy(std::cbegin(head.value), std::cend(head.value) - 1, std::begin(conc)); std::copy(std::cbegin(tail.value), std::cend(tail.value), std::begin(conc) + head.size - 1); return conc; } static constexpr std::array<char, head.size + tail.size - 1> data = init(); public: static constexpr std::string_view as_sv() { return {data.data()}; } }; int main() { constexpr char value[] = "42"; const std::string_view conc{SConcat<"value=", value>::as_sv()}; std::cout << conc << '\n'; return static_cast<int>(conc[1] == 'a'); } 直播 我认为它可以得到显着的完善，但它给出了主要思想。 First StringWrapper 只是一种将原始字符串隐式转换为可用作 SConcat 的 CNTTP 对象的方法（因此需要 C++20）。 因此，SConcat为其声明中使用的每对字符串提供了唯一的类型，并且串联结果保存在提供存储的静态成员变量data中。 通过string_view方法最终可以得到as_sv()。 （NB1，通过删除 std::cout 部分，您可以看到编译器如何优化所有内容，然后是程序集： main: mov eax, 1 ret NB2 static_cast 只是为了消除一些误报警告。 ) 编辑：支持各种字符串文字声明的替代方案，按照 op 的要求，有点详细。 #include <algorithm> #include <array> #include <cstddef> #include <string> #include <string_view> // #define PROVEOPTIM #ifndef PROVEOPTIM #include <iostream> #endif namespace Details { constexpr std::size_t MySize(const char *str) { std::string tmp{str}; return tmp.length(); } template <std::size_t N> constexpr auto MakeArray(const char *str) { std::array<char, N + 1> arr; std::copy_n(str, N + 1, arr.data()); return arr; } } // namespace Details #define MAKEARRAY(str) Details::MakeArray<Details::MySize(str)>(str) template <std::array head, std::array tail> class SConcat { constexpr static std::array<char, head.size() + tail.size() - 1> init() { std::array<char, head.size() + tail.size() - 1> conc; std::copy(std::cbegin(head), std::cend(head) - 1, std::begin(conc)); std::copy(std::cbegin(tail), std::cend(tail), std::begin(conc) + head.size() - 1); return conc; } static constexpr std::array<char, head.size() + tail.size() - 1> data = init(); public: static constexpr std::string_view as_sv() { return {data.data()}; } }; int main() { constexpr const char *value = "42"; constexpr const char value2[] = "3.14"; const std::string_view conc{ SConcat<MAKEARRAY("value="), MAKEARRAY(value)>::as_sv()}; const std::string_view conc2{ SConcat<MAKEARRAY("value="), MAKEARRAY(value2)>::as_sv()}; #ifndef PROVEOPTIM std::cout << conc << '\n'; std::cout << conc2 << '\n'; #endif return static_cast<int>(conc[1] == 'a'); } 直播 它依赖于从指向作为 std::array 或 const char* 传递的空终止字符串的指针显式构建 const char[]。宏 MAKEARRAY 将两个操作合并为一个：获取大小作为编译时常量，并从用于获取大小的同一源复制数据。 显然，如果“字符串”不是以 null 结尾，则结果是未定义的。

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