将传递的参数限制为字符串文字

Question

我有一个类来包装字符串文字并在编译时计算大小。

构造函数如下所示：

template< std::size_t N >
Literal( const char (&literal)[N] );

// used like this
Literal greet( "Hello World!" );
printf( "%s, length: %d", greet.c_str(), greet.size() );

但是代码有问题。下面的代码可以编译，我想让它出错。

char broke[] = { 'a', 'b', 'c' };
Literal l( broke );

有没有办法限制构造函数，使其只接受 c 字符串文字？编译时检测是首选，但如果没有更好的方法，运行时检测也是可以接受的。

Answer 1

有一种方法可以强制使用字符串文字参数：创建用户定义的文字运算符。您可以使运算符 constexpr 在编译时获取大小：

constexpr Literal operator "" _suffix(char const* str, size_t len) {
    return Literal(chars, len);
}

我不知道目前有任何编译器实现此功能。

Answer 2

是。您可以使用以下预处理器生成编译时错误：

#define IS_STRING_LITERAL(X) "" X ""

如果您尝试传递字符串文字以外的任何内容，则编译将失败。用法：

Literal greet(IS_STRING_LITERAL("Hello World!"));  // ok
Literal greet(IS_STRING_LITERAL(broke)); // error

Answer 3

借助完全支持 constexpr 的 C++11 编译器，我们可以使用 constexpr 函数来使用 constexpr 构造函数，该函数会编译为非const 表达式主体，以防尾随零字符前提条件未满足，导致编译失败并出现错误。以下代码扩展了 UncleBens 的代码，灵感来自 Andrzej 的 C++ 博客的一篇文章：

#include <cstdlib>

class Literal
{
  public:

    template <std::size_t N> constexpr
    Literal(const char (&str)[N])
    : mStr(str),
      mLength(checkForTrailingZeroAndGetLength(str[N - 1], N))
    {
    }

    template <std::size_t N> Literal(char (&str)[N]) = delete;

  private:
    const char* mStr;
    std::size_t mLength;

    struct Not_a_CString_Exception{};

    constexpr static
    std::size_t checkForTrailingZeroAndGetLength(char ch, std::size_t sz)
    {
      return (ch) ? throw Not_a_CString_Exception() : (sz - 1);
    }
};

constexpr char broke[] = { 'a', 'b', 'c' };

//constexpr Literal lit = (broke); // causes compile time error
constexpr Literal bla = "bla"; // constructed at compile time

我用 gcc 4.8.2 测试了这段代码。使用 MS Visual C++ 2013 CTP 编译失败，因为它仍然不完全支持 constexpr（仍然不支持 constexpr 成员函数）。

也许我应该提到，我的第一个（也是首选）方法是简单地插入

static_assert(str[N - 1] == '\0', "Not a C string.")

构造函数主体中。它因编译错误而失败，并且 constexpr 构造函数似乎必须有一个空主体。我不知道这是否是 C++11 的限制以及未来标准是否会放宽。

Answer 4

不，没有办法做到这一点。字符串文字具有特定类型，并且所有方法重载解析都是在该类型上完成的，而不是它是字符串文字。任何接受字符串文字的方法最终都会接受任何具有相同类型的值。

如果您的函数绝对依赖于字符串文字来运行，那么您可能需要重新访问该函数。这取决于它无法保证的数据。

Answer 5

字符串文字没有单独的类型来区分它与 const char 数组。

然而，这将使意外传递（非常量）字符数组变得更加困难。

#include <cstdlib>

struct Literal
{
    template< std::size_t N >
    Literal( const char (&literal)[N] ){}

    template< std::size_t N >
    Literal( char (&literal)[N] ) = delete;
};

int main()
{
    Literal greet( "Hello World!" );
    char a[] = "Hello world";
    Literal broke(a); //fails
}

至于运行时检查，非文字的唯一问题是它可能不是空终止的？当您知道数组的大小时，您可以对其进行循环（最好向后）以查看其中是否有 \0 。

Answer 6

我曾经提出过一个 C++98 版本，它使用的方法类似于 @k.st 提出的方法。为了完整起见，我将添加此内容以解决有关 C++98 宏的一些批评。
此版本试图通过防止通过私有构造函数直接构造并将唯一可访问的工厂函数移动到详细名称空间中来强制执行良好行为，而详细名称空间又由“官方”创建宏使用。不完全漂亮，但更安全一点。这样，如果用户想要行为不当，则至少必须显式使用明显标记为内部的功能。一如既往，没有办法防止故意恶意行为。

class StringLiteral
{
private:
    // Direct usage is forbidden. Use STRING_LITERAL() macro instead.
    friend StringLiteral detail::CreateStringLiteral(const char* str);
    explicit StringLiteral(const char* str) : m_string(str)
    {}

public:
    operator const char*() const { return m_string; }

private:
    const char* m_string;
};

namespace detail {

StringLiteral CreateStringLiteral(const char* str)
{
    return StringLiteral(str);
}

} // namespace detail

#define STRING_LITERAL_INTERNAL(a, b) detail::CreateStringLiteral(a##b)

/**
*   \brief The only way to create a \ref StringLiteral "StringLiteral" object.
*   This will not compile if used with anything that is not a string literal.
*/
#define STRING_LITERAL(str) STRING_LITERAL_INTERNAL(str, "")