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C++20 格式化字符串的實現(xiàn)

更新時間：2024年10月29日 09:30:04 作者：程序員的園

本文主要講述了C++20中新引入的std::format功能,該功能用于格式化字符串,提供了一種簡潔、類型安全且靈活的方式來構(gòu)建格式化字符串,文章從使用場景、格式化規(guī)則、自定義類型的格式化等方面進行了詳細的介紹,感興趣的可以了解一下

概述

std::format 是 C++20 中引入的一個新功能，用于格式化字符串。它位于 <format> 頭文件中，并提供了一種類似于 Python 中 f-string 的語法來構(gòu)建格式化字符串。

使用場景

字符串格式化

std::string name = "Alice";
int age = 30;
std::string formatted_str = std::format("Name: {}, Age: {}", name, age);

//output：
//Name: Alice, Age: 30

文中使用{}作為占位符來進行文字替換，提出如下三個問題：

1.替換規(guī)則是什么，
2.如果占位符多/或少會出現(xiàn)什么問題呢；
3.如果實際輸出時帶輸出字符串需要被{}包含時如何實現(xiàn)呢。

格式化規(guī)則

_EXPORT_STD template <class... _Types>
_NODISCARD string format(const format_string<_Types...> _Fmt, _Types&&... _Args) {
    return _STD vformat(_Fmt.get(), _STD make_format_args(_Args...));
}

為便于描述，_Fmt后續(xù)稱為——“格式字符串”，_Args后續(xù)稱為——“變量”

變量依次替換“格式字符串”中的{}；如上例

std::string name = "Alice";
int age = 30;
std::string formatted_str = std::format("Name: {}, Age: {}", name, age);
//output：Name: Alice, Age: 30

如果“格式字符串”中的{}數(shù)量大于變量的個數(shù)，如下例代碼，編譯成功，但是運行拋出“std::format_error"異常。

std::string formatted_str = std::format("Name: {}, {},Age: {}", "Alice", 30);//throw error

如果“格式字符串”中的{}數(shù)量小于等于變量的個數(shù)，假設(shè)變量個數(shù)為n，則n個變量會替換前n個{}。

std::string formatted_str = std::format("Name: {},Age: {}", "Alice", 30);
std::string formatted_str = std::format("Name: {}, Age: {}", "Alice", 30,"hello");
//output:
//Name: Alice,Age: 30
//Name: Alice, Age: 30

如果帶輸出的變量需要被{}包含，需要使用{{}}包含{}進而對{}轉(zhuǎn)義，形如{{{}}}，最內(nèi)測的{}為占位符，而外側(cè)的{{}}是{}的占位符

  std::string ret = std::format("name {}  age {{   {}  }}", "janny", 20);
//output:
//name janny  age {   20  }

自定義類型的格式化

為實現(xiàn)自定義數(shù)據(jù)類型的格式化，需要為其提供格式化器，格式化器是標準的，可以參考如下進行修改即可。

#include <format>  
#include <iostream>  

struct vector3 {
    int x, y,z;
};

// 定義一個格式化處理程序  
template <>
struct std::formatter<vector3> {
     auto parse(format_parse_context& ctx) { return ctx.end(); }
    template <typename FormatContext>
    auto format(const vector3 & p, FormatContext& ctx) const {
        return std::format_to(ctx.out(), "({}, {}, {})", p.x, p.y,p.z);
    }
};

void using_format()
{
    vector3 p{ 10, 20,30 };
    std::cout << std::format("The point is: {}\n", p) << std::endl;
}

//output
//The point is: (10, 20, 30)