Question

我试图创建一个constexpr函数，将像"f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e"这样的UUID字符串转换为类似这样的类：

class UUID {
public:
      explicit UUID(uint8_t bytes[]); // Must be 16 byte array.

这是我到目前为止所得到的：

// Compile time hex conversion of a single character into a nibble (half-byte).
constexpr uint8_t hexToNibble(char a)
{
    // Does not work:
//  static_assert(a >= '0' && a <= '9' || a >= 'a' && a <= 'f' || a >= 'A' && a <= 'F', "Invalid hex character");
    return a >= '0' && a <= '9' ? (a - '0') :
           a >= 'a' && a <= 'f' ? (a - 'a' + 10) :
           a >= 'A' && a <= 'F' ? (a - 'A' + 10) : 0;
}

// Compile time hex conversion of two characters into a byte.
constexpr uint8_t hexToByte(char a, char b)
{
    return (hexToNibble(a) << 4) + hexToNibble(b);
}

// Compile time string length.
constexpr int strlenConst(const char* str)
{
    return *str ? 1 + strlenConst(str + 1) : 0;
}

// Convert a UUID string to an array of bytes.
// Example: "f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e".
constexpr std::array<uint8_t, 16> UUIDFromString(const char* str)
{
    // This does not work:
//  static_assert(strlenConst(str) == 36, "Invalid GUID length");

    return std::array<uint8_t, 16>{
        hexToByte(str[0], str[1]),
        hexToByte(str[2], str[3]),
        hexToByte(str[4], str[5]),
        hexToByte(str[6], str[7]),
        hexToByte(str[9], str[10]),
        hexToByte(str[11], str[12]),
        hexToByte(str[14], str[15]),
        hexToByte(str[16], str[17]),
        hexToByte(str[19], str[20]),
        hexToByte(str[21], str[22]),
        hexToByte(str[24], str[25]),
        hexToByte(str[26], str[27]),
        hexToByte(str[28], str[29]),
        hexToByte(str[30], str[31]),
        hexToByte(str[32], str[33]),
        hexToByte(str[34], str[35]),
    };
}

#define MAKE_UUID(var, str) \
    static_assert(strlenConst(str) == 36, "Invalid GUID length for " #var); \
    const UUID var(UUIDFromString(str).data());

// Works but doesn't check string length.
const UUID UUID_1(UUIDFromString("f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e").data());

// Checks string length but uses an ugly macro.
MAKE_UUID(UUID_2, "f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e")

正如您所看到的那样存在问题 - 似乎不可能在constexpr函数中使用常量表达式的函数参数，因此您无法对参数执行static_assert s，即使传入的值是一个常量表达式。

所以我使用宏来检查字符串长度，并放弃检查字符。

有解决方法吗？另外，我如何才能轻松确保在编译时实际评估此函数？

修改：这与C++11 - static_assert within constexpr function?不同 - 或者至少相同的答案不起作用 - 请参阅下面的评论。

编辑2 ：Shafik的优秀答案适用于尺寸问题，但不适用于检查十六进制字符。据我所知，这是不可能的 - 即使你使用它......

// Compile time hex conversion of a single character into a nibble (half-byte).
template<char a>
constexpr uint8_t hexToNibble()
{
    static_assert(a >= '0' && a <= '9' || a >= 'a' && a <= 'f' || a >= 'A' && a <= 'F', "Invalid hex character");
    return a >= '0' && a <= '9' ? (a - '0') :
           a >= 'a' && a <= 'f' ? (a - 'a' + 10) :
           a >= 'A' && a <= 'F' ? (a - 'A' + 10) : 0;
}

// Compile time hex conversion of two characters into a byte.
template<char a, char b>
constexpr uint8_t hexToByte()
{
    return (hexToNibble<a>() << 4) + hexToNibble<b>();
}

这不会起作用：

// Convert a UUID string to an array of bytes.
// Example: "f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e".
template <size_t N>
constexpr std::array<uint8_t, 16> UUIDFromString(const char (&str)[N])
{
    // Note you have to include the null byte.
    static_assert(N == 37, "Invalid GUID length.");

    return std::array<uint8_t, 16>{
        hexToByte<str[0], str[1]>(),
        hexToByte<str[2], str[3]>(),

因为str[0]不是常量表达式。

Answer 1

正如AndyG points out问题C++11 - static_assert within constexpr function?告诉我们一种方法是使用必须在编译时可用的非类型模板参数。

此解决方案的问题是OP正在使用can not be bound to non-type arguments：

的字符串文字

特别是，这意味着字符串文字，数组元素的地址和非静态成员的地址不能用作模板参数来实例化相应的非类型模板参数是指向对象的指针的模板。

解决这个问题的方法不是直接使用字符串文字，而是使用对问题很重要的属性，即数组的长度，如下所示：

template <size_t N>
constexpr std::array<uint8_t, 16> UUIDFromString( const char (&str)[N])
{
  static_assert(N == 36, "Invalid GUID length");

  //....
}

Answer 2

如果你想要static_assert，你别无选择，只能进行模板参数化相关的论点。

有人注意到你不能将字符串文字绑定到非类型模板参数，这在法律上是正确的，但你可以做到这一点，只需要一点点的迂回。

这是草图：

#include <cstddef>
#include <array>

constexpr char const f6ece560_cc3b_459a_87f1_22331582216e[] =
    "f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e";

constexpr int strlenConst(const char* str)
{
    return *str ? 1 + strlenConst(str + 1) : 0;
}

template<char const * Hex>
struct UUID {
    static constexpr char const * hex = Hex;
    static constexpr std::size_t len = strlenConst(hex);
    static_assert(len == 36,"Invalid GUID length");
    template<char Ch>
    static constexpr uint8_t hexToNibble() {
        static_assert((Ch >= '0' && Ch <= '9') || (Ch >= 'a' && Ch <= 'f')
                    || (Ch >= 'A' && Ch <= 'F'), "Invalid hex character");
        return Ch >= '0' && Ch <= '9' ? (Ch - '0') :
               Ch >= 'a' && Ch <= 'f' ? (Ch - 'a' + 10) :
               Ch >= 'A' && Ch <= 'F' ? (Ch - 'A' + 10) : 0;
    }
    template<char First, char Second>
    static constexpr uint8_t hexToByte()
    {
        return (hexToNibble<First>() << 4) + hexToNibble<Second>();
    }
    static constexpr std::array<uint8_t, 16> get() {
        return std::array<uint8_t, 16>{{
            hexToByte<hex[0], hex[1]>(),
            hexToByte<hex[2], hex[3]>(),
            hexToByte<hex[4], hex[5]>(),
            hexToByte<hex[6], hex[7]>(),
            hexToByte<hex[9], hex[10]>(),
            hexToByte<hex[11], hex[12]>(),
            hexToByte<hex[14], hex[15]>(),
            hexToByte<hex[16], hex[17]>(),
            hexToByte<hex[19], hex[20]>(),
            hexToByte<hex[21], hex[22]>(),
            hexToByte<hex[24], hex[25]>(),
            hexToByte<hex[26], hex[27]>(),
            hexToByte<hex[28], hex[29]>(),
            hexToByte<hex[30], hex[31]>(),
            hexToByte<hex[32], hex[33]>(),
            hexToByte<hex[34], hex[35]>()
        }};
    }
};

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    using some_uuid_t = UUID<f6ece560_cc3b_459a_87f1_22331582216e>;
    cout << some_uuid_t::hex << endl;
    auto uuid = some_uuid_t::get();
    for (auto const & byte : uuid) {
        cout << int(byte);
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

（gcc 4.9.2 / clang 3.5.2 -std = c ++ 11 -Wall -pedantic）

C ++ 11 constexpr函数中的常量表达式字符串参数

2 个答案: