Question

我想编写一些带字符串文字的函数 - 仅字符串文字：

template <size_t N>
void foo(const char (&str)[N]);

不幸的是，这太过于扩展，并且会匹配char的任何数组 - 无论它是否是真正的字符串文字。虽然在编译时无法区分它们之间的差异 - 没有不得不诉诸于要求调用来包装文字/数组 - 在运行时，两者数组将在内存中完全不同的位置：

foo("Hello"); // at 0x400f81

const char msg[] = {'1', '2', '3'};
foo(msg); // at 0x7fff3552767f

有没有办法知道字符串数据在内存中的位置，以便我至少可以assert该函数只接受字符串文字？（使用gcc 4.7.3，但对任何编译器来说真的很棒）。

Answer 1

你好像假设一个真正的字符串文字的必要特征＆＃34; 是编译器将其烘焙到可执行文件的静态存储中。

事实并非如此。 C和C ++标准保证了我们的这一点字符串文字应具有静态存储持续时间，因此它必须存在程序的生命，但如果编译器可以安排这个而不放置在静态存储中的文字，它是免费的，有时是一些编译器做。

但是，对于给定的字符串，您要测试的属性很清楚 literal，是否实际上是静态存储。因为不需要 在静态存储中，就语言标准保证而言不能仅仅基于便携式C / C ++解决您的问题。

给定的字符串文字实际上是否在静态存储中是个问题是否字符串文字的地址位于其中一个分配给符合条件的链接部分的地址范围 静态存储，在您的特定工具链的命名法中，何时你的程序是由该工具链构建的。

所以我建议的解决方案是让你的程序知道解决其自身链接部分的范围，符合条件 静态存储，然后它可以测试给定的字符串是否为字面值通过明显的代码进行静态存储。

以下是玩具C ++项目prog的解决方案示意图用GNU / Linux x86_64工具链构建（C ++ 98或更好的工具会做，并且对于C），方法只是略微繁琐。在此设置中，我们链接ELF 格式，我们认为静态存储的链接部分是.bss（0初始化静态数据），.rodata （只读静态静态）和.data（读/写静态数据）。

以下是我们的源文件：

<强> section_bounds.h

#ifndef SECTION_BOUNDS_H
#define SECTION_BOUNDS_H
// Export delimiting values for our `.bss`, `.rodata` and `.data` sections
extern unsigned long const section_bss_start;
extern unsigned long const section_bss_size;
extern unsigned long const section_bss_end;
extern unsigned long const section_rodata_start;
extern unsigned long const section_rodata_size;
extern unsigned long const section_rodata_end;
extern unsigned long const section_data_start;
extern unsigned long const section_data_size;
extern unsigned long const section_data_end;
#endif

<强> section_bounds.cpp

// Assign either placeholder or pre-defined values to 
// the section delimiting globals.
#ifndef BSS_START
#define BSS_START 0x0
#endif
#ifndef BSS_SIZE
#define BSS_SIZE 0xffff
#endif
#ifndef RODATA_START
#define RODATA_START 0x0
#endif
#ifndef RODATA_SIZE
#define RODATA_SIZE 0xffff
#endif
#ifndef DATA_START
#define DATA_START 0x0
#endif
#ifndef DATA_SIZE
#define DATA_SIZE 0xffff
#endif
extern unsigned long const 
    section_bss_start = BSS_START;
extern unsigned long const section_bss_size = BSS_SIZE;
extern unsigned long const 
    section_bss_end = section_bss_start + section_bss_size;
extern unsigned long const 
    section_rodata_start = RODATA_START;
extern unsigned long const 
    section_rodata_size = RODATA_SIZE;
extern unsigned long const 
    section_rodata_end = section_rodata_start + section_rodata_size;
extern unsigned long const 
    section_data_start = DATA_START;
extern unsigned long const 
    section_data_size = DATA_SIZE;
extern unsigned long const 
    section_data_end = section_data_start + section_data_size;

<强> cstr_storage_triage.h

#ifndef CSTR_STORAGE_TRIAGE_H
#define CSTR_STORAGE_TRIAGE_H

// Classify the storage type addressed by `s` and print it on `cout`
extern void cstr_storage_triage(const char *s);

#endif

<强> cstr_storage_triage.cpp

#include "cstr_storage_triage.h"
#include "section_bounds.h"
#include <iostream>

using namespace std;

void cstr_storage_triage(const char *s)
{
    unsigned long addr = (unsigned long)s;
    cout << "When s = " << (void*)s << " -> \"" << s << '\"' << endl;
    if (addr >= section_bss_start && addr < section_bss_end) {
        cout << "then s is in static 0-initialized data\n";
    } else if (addr >= section_rodata_start && addr < section_rodata_end) {
        cout << "then s is in static read-only data\n";     
    } else if (addr >= section_data_start && addr < section_data_end){
        cout << "then s is in static read/write data\n";
    } else {
        cout << "then s is on the stack/heap\n";
    }       
}

<强>的main.cpp

// Demonstrate storage classification of various arrays of char 

#include "cstr_storage_triage.h"

static char in_bss[1];
static char const * in_rodata = "In static read-only data";
static char in_rwdata[] = "In static read/write data";  

int main()
{
    char on_stack[] = "On stack";
    cstr_storage_triage(in_bss);
    cstr_storage_triage(in_rodata);
    cstr_storage_triage(in_rwdata);
    cstr_storage_triage(on_stack);
    cstr_storage_triage("Where am I?");
    return 0;
}

这是我们的makefile：

.PHONY: all clean

SRCS = main.cpp cstr_storage_triage.cpp section_bounds.cpp 
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)
TARG = prog
MAP_FILE = $(TARG).map

ifdef AGAIN
BSS_BOUNDS := $(shell grep -m 1 '^\.bss ' $(MAP_FILE))
BSS_START := $(word 2,$(BSS_BOUNDS))
BSS_SIZE := $(word 3,$(BSS_BOUNDS))
RODATA_BOUNDS := $(shell grep -m 1 '^\.rodata ' $(MAP_FILE))
RODATA_START := $(word 2,$(RODATA_BOUNDS))
RODATA_SIZE := $(word 3,$(RODATA_BOUNDS))
DATA_BOUNDS := $(shell grep -m 1 '^\.data ' $(MAP_FILE))
DATA_START := $(word 2,$(DATA_BOUNDS))
DATA_SIZE := $(word 3,$(DATA_BOUNDS))
CPPFLAGS += \
    -DBSS_START=$(BSS_START) \
    -DBSS_SIZE=$(BSS_SIZE) \
    -DRODATA_START=$(RODATA_START) \
    -DRODATA_SIZE=$(RODATA_SIZE) \
    -DDATA_START=$(DATA_START) \
    -DDATA_SIZE=$(DATA_SIZE)
endif

all: $(TARG)

clean:
    rm -f $(OBJS) $(MAP_FILE) $(TARG)

ifndef AGAIN
$(MAP_FILE): $(OBJS)
    g++ -o $(TARG) $(CXXFLAGS) -Wl,-Map=$@ $(OBJS) $(LDLIBS)
    touch section_bounds.cpp

$(TARG): $(MAP_FILE)
    $(MAKE) AGAIN=1
else
$(TARG): $(OBJS)
    g++ -o $@ $(CXXFLAGS) $(OBJS) $(LDLIBS)
endif

以下是make的样子：

$ make
g++    -c -o main.o main.cpp
g++    -c -o cstr_storage_triage.o cstr_storage_triage.cpp
g++    -c -o section_bounds.o section_bounds.cpp
g++ -o prog  -Wl,-Map=prog.map main.o cstr_storage_triage.o section_bounds.o 
touch section_bounds.cpp
make AGAIN=1
make[1]: Entering directory `/home/imk/develop/SO/string_lit_only'
g++  -DBSS_START=0x00000000006020c0 -DBSS_SIZE=0x118 -DRODATA_START=0x0000000000400bf0
 -DRODATA_SIZE=0x120 -DDATA_START=0x0000000000602070 -DDATA_SIZE=0x3a
  -c -o section_bounds.o section_bounds.cpp
g++ -o prog  main.o cstr_storage_triage.o section_bounds.o

最后，prog做了什么：

$ ./prog
When s = 0x6021d1 -> ""
then s is in static 0-initialized data
When s = 0x400bf4 -> "In static read-only data"
then s is in static read-only data
When s = 0x602090 -> "In static read/write data"
then s is in static read/write data
When s = 0x7fffa1b053a0 -> "On stack"
then s is on the stack/heap
When s = 0x400c0d -> "Where am I?"
then s is in static read-only data

如果显而易见，你需要不再阅读。

程序将在我们知道地址和之前编译和链接其静态存储部分的大小。它也需要它，不会！在那种情况下，应该保存这些值的全局section_*变量所有都是用占位符值构建的。

运行make时，食谱：

$(TARG): $(MAP_FILE)
    $(MAKE) AGAIN=1

和

$(MAP_FILE): $(OBJS)
    g++ -o $(TARG) $(CXXFLAGS) -Wl,-Map=$@ $(OBJS) $(LDLIBS)
    touch section_bounds.cpp

是可操作的，因为AGAIN未定义。他们按顺序告诉make 要构建prog，必须首先构建prog的链接器映射文件第二个配方，然后重新加上时间戳section_bounds.cpp。之后， make会再次调用自己，AGAIN已定义= 1。

再次执行makefile，定义AGAIN，make现在找到它必须计算所有变量：

BSS_BOUNDS
BSS_START
BSS_SIZE
RODATA_BOUNDS
RODATA_START
RODATA_SIZE
DATA_BOUNDS
DATA_START
DATA_SIZE

对于每个静态存储部分S，它通过grepping计算S_BOUNDS 报告S的地址和大小的行的链接器映射文件。从该行开始，它将第二个单词（=部分地址）分配给S_START，和S_SIZE的第3个字（=部分的大小）。所有部分然后，通过-D选项将分隔值附加到CPPFLAGS 这将自动传递给编辑。

由于AGAIN已定义，$(TARG)的操作配方现已成为惯例：

$(TARG): $(OBJS)
    g++ -o $@ $(CXXFLAGS) $(OBJS) $(LDLIBS)

但我们在父section_bounds.cpp中触及了make;所以必须如此重新编译，因此prog必须重新链接。这一次，何时编译section_bounds.cpp，所有分区分隔宏：

BSS_START
BSS_SIZE
RODATA_START
RODATA_SIZE
DATA_START
DATA_SIZE

将具有预定义的值，并且不会假设其占位符值。

这些预定义的值将是正确的，因为第二个链接不为链接添加符号并删除任何符号，并且不会更改任何符号的大小或存储类别。它只是分配不同的值第一个链接中存在的符号。因此，静态存储部分的地址和大小将不会改变，现在您的程序已知。

Answer 2

根据您的确切需要，这可能适用于您，也可能不适合您：

#include <cstdlib>

template <size_t N>
void foo(const char (&str)[N]) {}

template <char> struct check_literal {};

#define foo(arg) foo((check_literal<arg[0]>(),arg))    

int main()
{

    // This compiles
    foo("abc");

    // This does not
    static const char abc[] = "abc";
    foo(abc);
}

这仅适用于-std=c++11模式下的g ++和clang ++。

Answer 3

您可以使用用户定义的文字，按定义只能应用于文字：

#include <iostream>

struct literal_wrapper
{
    const char* const ptr;
private:
    constexpr literal_wrapper(const char* p) : ptr(p) {}
    friend constexpr literal_wrapper operator "" _lw(const char* p, std::size_t);
};
constexpr literal_wrapper operator "" _lw(const char* p, std::size_t){ return literal_wrapper(p); }

literal_wrapper f()
{
    std::cout << "f()" << std::endl;
    return "test"_lw;
}

void foo(const literal_wrapper& lw)
{
    std::cout << "foo:" << lw.ptr << " " << static_cast<const void*>(lw.ptr) << std::endl;
}

int main()
{
    auto x1 = f(), x2 = f(), x3 = f();
    const void* p1 = x1.ptr;
    const void* p2 = x2.ptr;
    const void* p3 = x3.ptr;
    std::cout << x1.ptr << " " << p1 << " " << p2 << " " << p3 << std::endl;

    foo(x1);
    foo(x2);
    foo("test"_lw);
    foo("test2"_lw);
}

区分字符串文字与字符数组

3 个答案: