将字符串文字传递给模板字符数组参数

Question

CTRE library 能够使用 ctre::match<"REGEX">(text_to_search) 等语法在编译时解析和验证正则表达式。我知道此语法仅在 C++20 中受支持，这很好，但无论我尝试什么，我都无法以这种方式使用字符串文字。这是一个非常简单的例子：

// The compiler refuses to pass string literals to STR in this compile time version.
template <char const STR[2]> constexpr int to_int_compile_time()
{
    return STR[0] - '0';
}

// It has no problems passing the string literal to str in this version.
int to_int_runtime(char const str[2])
{
    return str[0] - '0';
}

调用 to_int_runtime("0") 工作正常，但 to_int_compile_time<"0">() 抱怨不能将字符串文字用于此模板参数。 to_int_compile_time应该怎么写才能把字符串字面量传入char数组模板参数？

Answer 1

能够做到这一点取决于 C++20 的一个鲜为人知的特性：非类型模板参数可以有一个 class 模板类型，没有指定模板参数。 CTAD 将确定这些论点。

因此，您创建了一个由 size_t N 模板化的 class，它具有 char[N] 作为成员，可从一个构造，并且 N 可由 CTAD 推导。

示例：

// This does nothing, but causes an error when called from a `consteval` function.
inline void expectedNullTerminatedArray() {}

template <std::size_t N>
struct ConstString
{
    char str[N]{};

    static constexpr std::size_t size = N - 1;

    [[nodiscard]] std::string_view view() const
    {
        return {str, str + size};
    }

    consteval ConstString() {}
    consteval ConstString(const char (&new_str)[N])
    {
        if (new_str[N-1] != '[=10=]')
            expectedNullTerminatedArray();
        std::copy_n(new_str, size, str);
    }
};

然后执行 template <ConstString S> struct A {...};，并使用 S.str 或 S.view() 检查字符串。

这里有一些额外的便利运算符 class:

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const ConstString<A> &a, const ConstString<B> &b)
{
    ConstString<A + B - 1> ret;
    std::copy_n(a.str, a.size, ret.str);
    std::copy_n(b.str, b.size, ret.str + a.size);
    return ret;
}

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const ConstString<A> &a, const char (&b)[B])
{
    return a + ConstString<B>(b);
}

template <std::size_t A, std::size_t B>
[[nodiscard]] constexpr ConstString<A + B - 1> operator+(const char (&a)[A], const ConstString<B> &b)
{
    return ConstString<A>(a) + b;
}

您还可以使用此 class:

模板 UDL

template <ConstString S>
struct ConstStringParam {};

template <ConstString S>
[[nodiscard]] constexpr ConstStringParam<S> operator""_c()
{
    return {};
}

// -----

template <ConstString S> void foo(ConstStringParam<S>) {}

foo("Sup!"_c);

将字符串文字传递给模板字符数组参数

Passing a string literal to a template char array parameter

c++

string-literals

compile-time

constexpr

c++20