c++ - 在 C++ 中方便地声明编译时字符串

Question

能够在 C++ 编译期间创建和操作字符串有几个有用的应用程序。虽然可以在 C++ 中创建编译时字符串，但这个过程非常繁琐，因为字符串需要声明为可变的字符序列，例如

using str = sequence<'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'>;

字符串连接、子字符串提取等操作可以很容易地实现为对字符序列的操作。是否可以更方便地声明编译时字符串？如果没有，是否有一项提案可以方便地声明编译时字符串？

为什么现有方法会失败

理想情况下，我们希望能够如下声明编译时字符串：

// Approach 1
using str1 = sequence<"Hello, world!">;

或者，使用用户定义的文字，

// Approach 2
constexpr auto str2 = "Hello, world!"_s;

wheredecltype(str2)会有一个constexpr构造函数。利用您可以执行以下操作的事实，可以实现方法 1 的更混乱版本：

template <unsigned Size, const char Array[Size]>
struct foo;

但是，数组需要有外部链接，所以要让方法 1 起作用，我们必须编写如下内容：

/* Implementation of array to sequence goes here. */

constexpr const char str[] = "Hello, world!";

int main()
{
    using s = string<13, str>;
    return 0;
}

不用说，这很不方便。方法2实际上是不可能实现的。如果我们要声明一个 ( constexpr) 文字运算符，那么我们将如何指定返回类型？由于我们需要操作符返回一个可变的字符序列，所以我们需要使用const char*参数来指定返回类型：

constexpr auto
operator"" _s(const char* s, size_t n) -> /* Some metafunction using `s` */

这会导致编译错误，因为s不是constexpr. 尝试通过执行以下操作来解决此问题并没有多大帮助。

template <char... Ts>
constexpr sequence<Ts...> operator"" _s() { return {}; }

该标准规定，这种特定的文字运算符形式是为整数和浮点类型保留的。虽然123_s会工作，abc_s但不会。如果我们完全放弃用户定义的文字，而只使用常规constexpr函数怎么办？

template <unsigned Size>
constexpr auto
string(const char (&array)[Size]) -> /* Some metafunction using `array` */

和以前一样，我们遇到的问题是数组，现在是constexpr函数的参数，它本身不再是constexpr类型。

我相信应该可以定义一个 C 预处理器宏，它接受一个字符串和字符串的大小作为参数，并返回一个由字符串中的字符组成的序列（使用BOOST_PP_FOR、字符串化、数组下标等）。但是，我没有时间（或足够的兴趣）来实现这样的宏 =）

Answer 1

我还没有看到任何能与Scott Schurrstr_const在C++ Now 2012上的优雅相媲美的东西。它确实需要constexpr。

以下是您可以如何使用它以及它可以做什么：

int
main()
{
    constexpr str_const my_string = "Hello, world!";
    static_assert(my_string.size() == 13, "");
    static_assert(my_string[4] == 'o', "");
    constexpr str_const my_other_string = my_string;
    static_assert(my_string == my_other_string, "");
    constexpr str_const world(my_string, 7, 5);
    static_assert(world == "world", "");
//  constexpr char x = world[5]; // Does not compile because index is out of range!
}

它并没有比编译时范围检查更酷！

使用和实现都没有宏。并且对字符串大小没有人为的限制。我会在这里发布实现，但我尊重 Scott 的隐含版权。实施是在他的演示文稿的一张幻灯片上链接到上面。

更新 C++17

自从我发布此答案以来的几年中，std::string_view它已成为我们工具箱的一部分。以下是我将如何使用以下方法重写上述内容string_view：

#include <string_view>

int
main()
{
    constexpr std::string_view my_string = "Hello, world!";
    static_assert(my_string.size() == 13);
    static_assert(my_string[4] == 'o');
    constexpr std::string_view my_other_string = my_string;
    static_assert(my_string == my_other_string);
    constexpr std::string_view world(my_string.substr(7, 5));
    static_assert(world == "world");
//  constexpr char x = world.at(5); // Does not compile because index is out of range!
}

Answer 2

我相信应该可以定义一个 C 预处理器宏，它将字符串和字符串的大小作为参数，并返回由字符串中的字符组成的序列（使用 BOOST_PP_FOR、字符串化、数组下标等）。但是，我没有时间（或足够的兴趣）来实现这样的宏

使用非常简单的宏和一些 C++11 特性可以在不依赖 boost 的情况下实现这一点：

1. lambda 可变参数
2. 模板
3. 广义常量表达式
4. 非静态数据成员初始化器
5. 统一初始化

（后两者在这里不严格要求）

1. 我们需要能够使用用户提供的从 0 到 N 的索引来实例化一个可变参数模板——该工具也很有用，例如将元组扩展为可变参数模板函数的参数（请参阅问题： 如何将元组扩展为可变参数模板函数的参数？
   “解包”一个元组来调用一个匹配的函数指针）

   namespace  variadic_toolbox
   {
       template<unsigned  count, 
           template<unsigned...> class  meta_functor, unsigned...  indices>
       struct  apply_range
       {
           typedef  typename apply_range<count-1, meta_functor, count-1, indices...>::result  result;
       };
   
       template<template<unsigned...> class  meta_functor, unsigned...  indices>
       struct  apply_range<0, meta_functor, indices...>
       {
           typedef  typename meta_functor<indices...>::result  result;
       };
   }
   

2. 然后使用非类型参数 char 定义一个名为 string 的可变参数模板：

   namespace  compile_time
   {
       template<char...  str>
       struct  string
       {
           static  constexpr  const char  chars[sizeof...(str)+1] = {str..., '\0'};
       };
   
       template<char...  str>
       constexpr  const char  string<str...>::chars[sizeof...(str)+1];
   }
   

3. 现在最有趣的部分 - 将字符文字传递给字符串模板：

   namespace  compile_time
   {
       template<typename  lambda_str_type>
       struct  string_builder
       {
           template<unsigned... indices>
           struct  produce
           {
               typedef  string<lambda_str_type{}.chars[indices]...>  result;
           };
       };
   }
   
   #define  CSTRING(string_literal)                                                        \
       []{                                                                                 \
           struct  constexpr_string_type { const char * chars = string_literal; };         \
           return  variadic_toolbox::apply_range<sizeof(string_literal)-1,                 \
               compile_time::string_builder<constexpr_string_type>::produce>::result{};    \
       }()
   

一个简单的串联演示展示了用法：

    namespace  compile_time
    {
        template<char...  str0, char...  str1>
        string<str0..., str1...>  operator*(string<str0...>, string<str1...>)
        {
            return  {};
        }
    }

    int main()
    {
        auto  str0 = CSTRING("hello");
        auto  str1 = CSTRING(" world");

        std::cout << "runtime concat: " <<  str_hello.chars  << str_world.chars  << "\n <=> \n";
        std::cout << "compile concat: " <<  (str_hello * str_world).chars  <<  std::endl;
    }

https://ideone.com/8Ft2xu

Answer 3

编辑：正如 Howard Hinnant（以及我在对 OP 的评论中所指出的）所指出的，您可能不需要将字符串的每个字符都作为单个模板参数的类型。如果你确实需要这个，下面有一个无宏的解决方案。

我在编译时尝试使用字符串时发现了一个技巧。它需要引入除“模板字符串”之外的另一种类型，但在函数内部，可以限制该类型的范围。

它不使用宏，而是使用一些 C++11 特性。

#include <iostream>

// helper function
constexpr unsigned c_strlen( char const* str, unsigned count = 0 )
{
    return ('\0' == str[0]) ? count : c_strlen(str+1, count+1);
}

// destination "template string" type
template < char... chars >
struct exploded_string
{
    static void print()
    {
        char const str[] = { chars... };
        std::cout.write(str, sizeof(str));
    }
};

// struct to explode a `char const*` to an `exploded_string` type
template < typename StrProvider, unsigned len, char... chars  >
struct explode_impl
{
    using result =
        typename explode_impl < StrProvider, len-1,
                                StrProvider::str()[len-1],
                                chars... > :: result;
};

    // recursion end
    template < typename StrProvider, char... chars >
    struct explode_impl < StrProvider, 0, chars... >
    {
         using result = exploded_string < chars... >;
    };

// syntactical sugar
template < typename StrProvider >
using explode =
    typename explode_impl < StrProvider,
                            c_strlen(StrProvider::str()) > :: result;


int main()
{
    // the trick is to introduce a type which provides the string, rather than
    // storing the string itself
    struct my_str_provider
    {
        constexpr static char const* str() { return "hello world"; }
    };
    
    auto my_str = explode < my_str_provider >{};    // as a variable
    using My_Str = explode < my_str_provider >;    // as a type
    
    my_str.print();
}
 

Answer 4

如果您不想使用Boost 解决方案，您可以创建简单的宏来执行类似的操作：

#define MACRO_GET_1(str, i) \
    (sizeof(str) > (i) ? str[(i)] : 0)

#define MACRO_GET_4(str, i) \
    MACRO_GET_1(str, i+0),  \
    MACRO_GET_1(str, i+1),  \
    MACRO_GET_1(str, i+2),  \
    MACRO_GET_1(str, i+3)

#define MACRO_GET_16(str, i) \
    MACRO_GET_4(str, i+0),   \
    MACRO_GET_4(str, i+4),   \
    MACRO_GET_4(str, i+8),   \
    MACRO_GET_4(str, i+12)

#define MACRO_GET_64(str, i) \
    MACRO_GET_16(str, i+0),  \
    MACRO_GET_16(str, i+16), \
    MACRO_GET_16(str, i+32), \
    MACRO_GET_16(str, i+48)

#define MACRO_GET_STR(str) MACRO_GET_64(str, 0), 0 //guard for longer strings

using seq = sequence<MACRO_GET_STR("Hello world!")>;

唯一的问题是 64 个字符的固定大小（加上额外的零）。但它可以根据您的需要轻松更改。

Answer 5

我相信应该可以定义一个 C 预处理器宏，它将字符串和字符串的大小作为参数，并返回由字符串中的字符组成的序列（使用 BOOST_PP_FOR、字符串化、数组下标等）

有文章：Abel Sinkovics 和 Dave Abrahams在 C++ 模板元程序中使用字符串。

它比您使用宏 + BOOST_PP_REPEAT的想法有了一些改进- 它不需要将显式大小传递给宏。简而言之，它基于字符串大小的固定上限和“字符串溢出保护”：

template <int N>
constexpr char at(char const(&s)[N], int i)
{
    return i >= N ? '\0' : s[i];
}

加上条件boost::mpl::push_back。

---

我将我接受的答案更改为 Yankes 的解决方案，因为它解决了这个特定问题，并且在不使用 constexpr 或复杂的预处理器代码的情况下优雅地做到了这一点。

如果您接受尾随零、手写宏循环、扩展宏中字符串的2倍重复，并且没有 Boost - 那么我同意 - 它会更好。不过，对于 Boost，它只有三行：

现场演示

#include <boost/preprocessor/repetition/repeat.hpp>
#define GET_STR_AUX(_, i, str) (sizeof(str) > (i) ? str[(i)] : 0),
#define GET_STR(str) BOOST_PP_REPEAT(64,GET_STR_AUX,str) 0

Answer 6

一位同事挑战我在编译时连接内存中的字符串。它还包括在编译时实例化单个字符串。完整的代码清单在这里：

//Arrange strings contiguously in memory at compile-time from string literals.
//All free functions prefixed with "my" to faciliate grepping the symbol tree
//(none of them should show up).

#include <iostream>

using std::size_t;

//wrapper for const char* to "allocate" space for it at compile-time
template<size_t N>
struct String {
    //C arrays can only be initialised with a comma-delimited list
    //of values in curly braces. Good thing the compiler expands
    //parameter packs into comma-delimited lists. Now we just have
    //to get a parameter pack of char into the constructor.
    template<typename... Args>
    constexpr String(Args... args):_str{ args... } { }
    const char _str[N];
};

//takes variadic number of chars, creates String object from it.
//i.e. myMakeStringFromChars('f', 'o', 'o', '\0') -> String<4>::_str = "foo"
template<typename... Args>
constexpr auto myMakeStringFromChars(Args... args) -> String<sizeof...(Args)> {
    return String<sizeof...(args)>(args...);
}

//This struct is here just because the iteration is going up instead of
//down. The solution was to mix traditional template metaprogramming
//with constexpr to be able to terminate the recursion since the template
//parameter N is needed in order to return the right-sized String<N>.
//This class exists only to dispatch on the recursion being finished or not.
//The default below continues recursion.
template<bool TERMINATE>
struct RecurseOrStop {
    template<size_t N, size_t I, typename... Args>
    static constexpr String<N> recurseOrStop(const char* str, Args... args);
};

//Specialisation to terminate recursion when all characters have been
//stripped from the string and converted to a variadic template parameter pack.
template<>
struct RecurseOrStop<true> {
    template<size_t N, size_t I, typename... Args>
    static constexpr String<N> recurseOrStop(const char* str, Args... args);
};

//Actual function to recurse over the string and turn it into a variadic
//parameter list of characters.
//Named differently to avoid infinite recursion.
template<size_t N, size_t I = 0, typename... Args>
constexpr String<N> myRecurseOrStop(const char* str, Args... args) {
    //template needed after :: since the compiler needs to distinguish
    //between recurseOrStop being a function template with 2 paramaters
    //or an enum being compared to N (recurseOrStop < N)
    return RecurseOrStop<I == N>::template recurseOrStop<N, I>(str, args...);
}

//implementation of the declaration above
//add a character to the end of the parameter pack and recurse to next character.
template<bool TERMINATE>
template<size_t N, size_t I, typename... Args>
constexpr String<N> RecurseOrStop<TERMINATE>::recurseOrStop(const char* str,
                                                            Args... args) {
    return myRecurseOrStop<N, I + 1>(str, args..., str[I]);
}

//implementation of the declaration above
//terminate recursion and construct string from full list of characters.
template<size_t N, size_t I, typename... Args>
constexpr String<N> RecurseOrStop<true>::recurseOrStop(const char* str,
                                                       Args... args) {
    return myMakeStringFromChars(args...);
}

//takes a compile-time static string literal and returns String<N> from it
//this happens by transforming the string literal into a variadic paramater
//pack of char.
//i.e. myMakeString("foo") -> calls myMakeStringFromChars('f', 'o', 'o', '\0');
template<size_t N>
constexpr String<N> myMakeString(const char (&str)[N]) {
    return myRecurseOrStop<N>(str);
}

//Simple tuple implementation. The only reason std::tuple isn't being used
//is because its only constexpr constructor is the default constructor.
//We need a constexpr constructor to be able to do compile-time shenanigans,
//and it's easier to roll our own tuple than to edit the standard library code.

//use MyTupleLeaf to construct MyTuple and make sure the order in memory
//is the same as the order of the variadic parameter pack passed to MyTuple.
template<typename T>
struct MyTupleLeaf {
    constexpr MyTupleLeaf(T value):_value(value) { }
    T _value;
};

//Use MyTupleLeaf implementation to define MyTuple.
//Won't work if used with 2 String<> objects of the same size but this
//is just a toy implementation anyway. Multiple inheritance guarantees
//data in the same order in memory as the variadic parameters.
template<typename... Args>
struct MyTuple: public MyTupleLeaf<Args>... {
    constexpr MyTuple(Args... args):MyTupleLeaf<Args>(args)... { }
};

//Helper function akin to std::make_tuple. Needed since functions can deduce
//types from parameter values, but classes can't.
template<typename... Args>
constexpr MyTuple<Args...> myMakeTuple(Args... args) {
    return MyTuple<Args...>(args...);
}

//Takes a variadic list of string literals and returns a tuple of String<> objects.
//These will be contiguous in memory. Trailing '\0' adds 1 to the size of each string.
//i.e. ("foo", "foobar") -> (const char (&arg1)[4], const char (&arg2)[7]) params ->
//                       ->  MyTuple<String<4>, String<7>> return value
template<size_t... Sizes>
constexpr auto myMakeStrings(const char (&...args)[Sizes]) -> MyTuple<String<Sizes>...> {
    //expands into myMakeTuple(myMakeString(arg1), myMakeString(arg2), ...)
    return myMakeTuple(myMakeString(args)...);
}

//Prints tuple of strings
template<typename T> //just to avoid typing the tuple type of the strings param
void printStrings(const T& strings) {
    //No std::get or any other helpers for MyTuple, so intead just cast it to
    //const char* to explore its layout in memory. We could add iterators to
    //myTuple and do "for(auto data: strings)" for ease of use, but the whole
    //point of this exercise is the memory layout and nothing makes that clearer
    //than the ugly cast below.
    const char* const chars = reinterpret_cast<const char*>(&strings);
    std::cout << "Printing strings of total size " << sizeof(strings);
    std::cout << " bytes:\n";
    std::cout << "-------------------------------\n";

    for(size_t i = 0; i < sizeof(strings); ++i) {
        chars[i] == '\0' ? std::cout << "\n" : std::cout << chars[i];
    }

    std::cout << "-------------------------------\n";
    std::cout << "\n\n";
}

int main() {
    {
        constexpr auto strings = myMakeStrings("foo", "foobar",
                                               "strings at compile time");
        printStrings(strings);
    }

    {
        constexpr auto strings = myMakeStrings("Some more strings",
                                               "just to show Jeff to not try",
                                               "to challenge C++11 again :P",
                                               "with more",
                                               "to show this is variadic");
        printStrings(strings);
    }

    std::cout << "Running 'objdump -t |grep my' should show that none of the\n";
    std::cout << "functions defined in this file (except printStrings()) are in\n";
    std::cout << "the executable. All computations are done by the compiler at\n";
    std::cout << "compile-time. printStrings() executes at run-time.\n";
}

Answer 7

这是为每个传递的编译时字符串创建 std::tuple<char...> 的简洁 C++14 解决方案。

#include <tuple>
#include <utility>


namespace detail {
        template <std::size_t ... indices>
        decltype(auto) build_string(const char * str, std::index_sequence<indices...>) {
                return std::make_tuple(str[indices]...);
        }
}

template <std::size_t N>
constexpr decltype(auto) make_string(const char(&str)[N]) {
        return detail::build_string(str, std::make_index_sequence<N>());
}

auto HelloStrObject = make_string("hello");

这是一个用于创建独特的编译时类型，从另一个宏帖子中删除。

#include <utility>

template <char ... Chars>
struct String {};

template <typename Str, std::size_t ... indices>
decltype(auto) build_string(std::index_sequence<indices...>) {
        return String<Str().chars[indices]...>();
}

#define make_string(str) []{\
        struct Str { const char * chars = str; };\
        return build_string<Str>(std::make_index_sequence<sizeof(str)>());\
}()

auto HelloStrObject = make_string("hello");

用户定义的文字还不能用于此，这真是太糟糕了。

Answer 8

似乎没有人喜欢我的其他答案：-<。所以在这里我展示了如何将 str_const 转换为真实类型：

#include <iostream>
#include <utility>

// constexpr string with const member functions
class str_const { 
private:
    const char* const p_;
    const std::size_t sz_;
public:

    template<std::size_t N>
    constexpr str_const(const char(&a)[N]) : // ctor
    p_(a), sz_(N-1) {}

    constexpr char operator[](std::size_t n) const { 
        return n < sz_ ? p_[n] :
        throw std::out_of_range("");
    }

    constexpr std::size_t size() const { return sz_; } // size()
};


template <char... letters>
struct string_t{
    static char const * c_str() {
        static constexpr char string[]={letters...,'\0'};
        return string;
    }
};

template<str_const const& str,std::size_t... I>
auto constexpr expand(std::index_sequence<I...>){
    return string_t<str[I]...>{};
}

template<str_const const& str>
using string_const_to_type = decltype(expand<str>(std::make_index_sequence<str.size()>{}));

constexpr str_const hello{"Hello World"};
using hello_t = string_const_to_type<hello>;

int main()
{
//    char c = hello_t{};        // Compile error to print type
    std::cout << hello_t::c_str();
    return 0;
}

使用 clang++ -stdlib=libc++ -std=c++14 (clang 3.7) 编译

Answer 9

您的方法＃1是正确的。

然而，数组需要有外部链接，所以要让方法 1 起作用，我们必须写这样的东西： constexpr const char str[] = "Hello, world!";

不，不正确。这使用 clang 和 gcc 编译。我希望它是标准的 c++11，但我不是语言专家。

#include <iostream>

template <char... letters>
struct string_t{
    static char const * c_str() {
        static constexpr char string[]={letters...,'\0'};
        return string;
    }
};

// just live with it, but only once
using Hello_World_t = string_t<'H','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d','!'>;

template <typename Name>
void print()
{
    //String as template parameter
    std::cout << Name::c_str();
}

int main() {
    std::cout << Hello_World_t::c_str() << std::endl;
    print<Hello_World_t>();
    return 0;
}

我真正喜欢c ++ 17的是以下等价的（完成方法＃1）

// for template <char...>
<"Text"> == <'T','e','x','t'>

模板化的用户定义文字的标准中已经存在非常相似的东西，正如 void-pointer 也提到的那样，但仅限于数字。在那之前还有一个小技巧就是使用override编辑模式+复制粘贴

string_t<' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' '>;

如果您不介意宏，则可以使用（根据 Yankes 的回答稍作修改）：

#define MACRO_GET_1(str, i) \
(sizeof(str) > (i) ? str[(i)] : 0)

#define MACRO_GET_4(str, i) \
MACRO_GET_1(str, i+0),  \
MACRO_GET_1(str, i+1),  \
MACRO_GET_1(str, i+2),  \
MACRO_GET_1(str, i+3)

#define MACRO_GET_16(str, i) \
MACRO_GET_4(str, i+0),   \
MACRO_GET_4(str, i+4),   \
MACRO_GET_4(str, i+8),   \
MACRO_GET_4(str, i+12)

#define MACRO_GET_64(str, i) \
MACRO_GET_16(str, i+0),  \
MACRO_GET_16(str, i+16), \
MACRO_GET_16(str, i+32), \
MACRO_GET_16(str, i+48)

//CT_STR means Compile-Time_String
#define CT_STR(str) string_t<MACRO_GET_64(#str, 0), 0 >//guard for longer strings

print<CT_STR(Hello World!)>();

Answer 10

kacey 用于创建唯一编译时类型的解决方案只需稍作修改，也可以与 C++11 一起使用：

template <char... Chars>
struct string_t {};

namespace detail {
template <typename Str,unsigned int N,char... Chars>
struct make_string_t : make_string_t<Str,N-1,Str().chars[N-1],Chars...> {};

template <typename Str,char... Chars>
struct make_string_t<Str,0,Chars...> { typedef string_t<Chars...> type; };
} // namespace detail

#define CSTR(str) []{ \
    struct Str { const char *chars = str; }; \
    return detail::make_string_t<Str,sizeof(str)>::type(); \
  }()

采用：

template <typename String>
void test(String) {
  // ... String = string_t<'H','e','l','l','o','\0'>
}

test(CSTR("Hello"));

Answer 11

在玩 boost hana 地图时，我遇到了这个线程。由于没有一个答案解决了我的问题，我找到了一个不同的解决方案，我想在此处添加它，因为它可能对其他人有帮助。

我的问题是，当使用带有 hana 字符串的 boost hana 映射时，编译器仍然会生成一些运行时代码（见下文）。原因很明显，要在编译时查询地图，它必须是constexpr. 这是不可能的，因为BOOST_HANA_STRING宏会生成一个无法在constexpr上下文中使用的 lambda。另一方面，地图需要具有不同内容的字符串才能成为不同的类型。

由于该线程中的解决方案要么使用 lambda，要么不为不同的内容提供不同的类型，我发现以下方法很有帮助。它还避免了 hackystr<'a', 'b', 'c'>语法。

基本思想是在字符的散列上创建一个 Scott Schurr 的str_const模板版本。它是c++14，但c++11应该可以通过crc32函数的递归实现（参见此处）。

// str_const from https://github.com/boostcon/cppnow_presentations_2012/blob/master/wed/schurr_cpp11_tools_for_class_authors.pdf?raw=true

    #include <string>

template<unsigned Hash>  ////// <- This is the difference...
class str_const2 { // constexpr string
private:
    const char* const p_;
    const std::size_t sz_;
public:
    template<std::size_t N>
    constexpr str_const2(const char(&a)[N]) : // ctor
        p_(a), sz_(N - 1) {}


    constexpr char operator[](std::size_t n) const { // []
        return n < sz_ ? p_[n] :
            throw std::out_of_range("");
    }

    constexpr std::size_t size() const { return sz_; } // size()

    constexpr const char* const data() const {
        return p_;
    }
};

// Crc32 hash function. Non-recursive version of https://stackoverflow.com/a/23683218/8494588
static constexpr unsigned int crc_table[256] = {
    0x00000000, 0x77073096, 0xee0e612c, 0x990951ba, 0x076dc419, 0x706af48f,
    0xe963a535, 0x9e6495a3, 0x0edb8832, 0x79dcb8a4, 0xe0d5e91e, 0x97d2d988,
    0x09b64c2b, 0x7eb17cbd, 0xe7b82d07, 0x90bf1d91, 0x1db71064, 0x6ab020f2,
    0xf3b97148, 0x84be41de, 0x1adad47d, 0x6ddde4eb, 0xf4d4b551, 0x83d385c7,
    0x136c9856, 0x646ba8c0, 0xfd62f97a, 0x8a65c9ec, 0x14015c4f, 0x63066cd9,
    0xfa0f3d63, 0x8d080df5, 0x3b6e20c8, 0x4c69105e, 0xd56041e4, 0xa2677172,
    0x3c03e4d1, 0x4b04d447, 0xd20d85fd, 0xa50ab56b, 0x35b5a8fa, 0x42b2986c,
    0xdbbbc9d6, 0xacbcf940, 0x32d86ce3, 0x45df5c75, 0xdcd60dcf, 0xabd13d59,
    0x26d930ac, 0x51de003a, 0xc8d75180, 0xbfd06116, 0x21b4f4b5, 0x56b3c423,
    0xcfba9599, 0xb8bda50f, 0x2802b89e, 0x5f058808, 0xc60cd9b2, 0xb10be924,
    0x2f6f7c87, 0x58684c11, 0xc1611dab, 0xb6662d3d, 0x76dc4190, 0x01db7106,
    0x98d220bc, 0xefd5102a, 0x71b18589, 0x06b6b51f, 0x9fbfe4a5, 0xe8b8d433,
    0x7807c9a2, 0x0f00f934, 0x9609a88e, 0xe10e9818, 0x7f6a0dbb, 0x086d3d2d,
    0x91646c97, 0xe6635c01, 0x6b6b51f4, 0x1c6c6162, 0x856530d8, 0xf262004e,
    0x6c0695ed, 0x1b01a57b, 0x8208f4c1, 0xf50fc457, 0x65b0d9c6, 0x12b7e950,
    0x8bbeb8ea, 0xfcb9887c, 0x62dd1ddf, 0x15da2d49, 0x8cd37cf3, 0xfbd44c65,
    0x4db26158, 0x3ab551ce, 0xa3bc0074, 0xd4bb30e2, 0x4adfa541, 0x3dd895d7,
    0xa4d1c46d, 0xd3d6f4fb, 0x4369e96a, 0x346ed9fc, 0xad678846, 0xda60b8d0,
    0x44042d73, 0x33031de5, 0xaa0a4c5f, 0xdd0d7cc9, 0x5005713c, 0x270241aa,
    0xbe0b1010, 0xc90c2086, 0x5768b525, 0x206f85b3, 0xb966d409, 0xce61e49f,
    0x5edef90e, 0x29d9c998, 0xb0d09822, 0xc7d7a8b4, 0x59b33d17, 0x2eb40d81,
    0xb7bd5c3b, 0xc0ba6cad, 0xedb88320, 0x9abfb3b6, 0x03b6e20c, 0x74b1d29a,
    0xead54739, 0x9dd277af, 0x04db2615, 0x73dc1683, 0xe3630b12, 0x94643b84,
    0x0d6d6a3e, 0x7a6a5aa8, 0xe40ecf0b, 0x9309ff9d, 0x0a00ae27, 0x7d079eb1,
    0xf00f9344, 0x8708a3d2, 0x1e01f268, 0x6906c2fe, 0xf762575d, 0x806567cb,
    0x196c3671, 0x6e6b06e7, 0xfed41b76, 0x89d32be0, 0x10da7a5a, 0x67dd4acc,
    0xf9b9df6f, 0x8ebeeff9, 0x17b7be43, 0x60b08ed5, 0xd6d6a3e8, 0xa1d1937e,
    0x38d8c2c4, 0x4fdff252, 0xd1bb67f1, 0xa6bc5767, 0x3fb506dd, 0x48b2364b,
    0xd80d2bda, 0xaf0a1b4c, 0x36034af6, 0x41047a60, 0xdf60efc3, 0xa867df55,
    0x316e8eef, 0x4669be79, 0xcb61b38c, 0xbc66831a, 0x256fd2a0, 0x5268e236,
    0xcc0c7795, 0xbb0b4703, 0x220216b9, 0x5505262f, 0xc5ba3bbe, 0xb2bd0b28,
    0x2bb45a92, 0x5cb36a04, 0xc2d7ffa7, 0xb5d0cf31, 0x2cd99e8b, 0x5bdeae1d,
    0x9b64c2b0, 0xec63f226, 0x756aa39c, 0x026d930a, 0x9c0906a9, 0xeb0e363f,
    0x72076785, 0x05005713, 0x95bf4a82, 0xe2b87a14, 0x7bb12bae, 0x0cb61b38,
    0x92d28e9b, 0xe5d5be0d, 0x7cdcefb7, 0x0bdbdf21, 0x86d3d2d4, 0xf1d4e242,
    0x68ddb3f8, 0x1fda836e, 0x81be16cd, 0xf6b9265b, 0x6fb077e1, 0x18b74777,
    0x88085ae6, 0xff0f6a70, 0x66063bca, 0x11010b5c, 0x8f659eff, 0xf862ae69,
    0x616bffd3, 0x166ccf45, 0xa00ae278, 0xd70dd2ee, 0x4e048354, 0x3903b3c2,
    0xa7672661, 0xd06016f7, 0x4969474d, 0x3e6e77db, 0xaed16a4a, 0xd9d65adc,
    0x40df0b66, 0x37d83bf0, 0xa9bcae53, 0xdebb9ec5, 0x47b2cf7f, 0x30b5ffe9,
    0xbdbdf21c, 0xcabac28a, 0x53b39330, 0x24b4a3a6, 0xbad03605, 0xcdd70693,
    0x54de5729, 0x23d967bf, 0xb3667a2e, 0xc4614ab8, 0x5d681b02, 0x2a6f2b94,
    0xb40bbe37, 0xc30c8ea1, 0x5a05df1b, 0x2d02ef8d
};

template<size_t N>
constexpr auto crc32(const char(&str)[N])
{
    unsigned int prev_crc = 0xFFFFFFFF;
    for (auto idx = 0; idx < sizeof(str) - 1; ++idx)
        prev_crc = (prev_crc >> 8) ^ crc_table[(prev_crc ^ str[idx]) & 0xFF];
    return prev_crc ^ 0xFFFFFFFF;
}

// Conveniently create a str_const2
#define CSTRING(text) str_const2 < crc32( text ) >( text )

// Conveniently create a hana type_c<str_const2> for use in map
#define CSTRING_TYPE(text) hana::type_c<decltype(str_const2 < crc32( text ) >( text ))>

用法：

#include <boost/hana.hpp>

#include <boost/hana/map.hpp>
#include <boost/hana/pair.hpp>
#include <boost/hana/type.hpp>

namespace hana = boost::hana;

int main() {

    constexpr auto s2 = CSTRING("blah");

    constexpr auto X = hana::make_map(
        hana::make_pair(CSTRING_TYPE("aa"), 1)
    );    
    constexpr auto X2 = hana::insert(X, hana::make_pair(CSTRING_TYPE("aab"), 2));   
    constexpr auto ret = X2[(CSTRING_TYPE("aab"))];
    return ret;
}

clang-cl生成的5.0汇编代码为：

012A1370  mov         eax,2  
012A1375  ret  

Answer 12

在带有辅助宏函数的 C++17 中，很容易创建编译时字符串：

template <char... Cs>
struct ConstexprString
{
    static constexpr int size = sizeof...( Cs );
    static constexpr char buffer[size] = { Cs... };
};

template <char... C1, char... C2>
constexpr bool operator==( const ConstexprString<C1...>& lhs, const ConstexprString<C2...>& rhs )
{
    if( lhs.size != rhs.size )
        return false;

    return std::is_same_v<std::integer_sequence<char, C1...>, std::integer_sequence<char, C2...>>;
}




template <typename F, std::size_t... Is>
constexpr auto ConstexprStringBuilder( F f, std::index_sequence<Is...> )
{
    return ConstexprString<f( Is )...>{};
}

#define CONSTEXPR_STRING( x )                                              \
  ConstexprStringBuilder( []( std::size_t i ) constexpr { return x[i]; },  \
                 std::make_index_sequence<sizeof(x)>{} )

这是一个使用示例：

auto n = CONSTEXPR_STRING( "ab" );
auto m = CONSTEXPR_STRING( "ab" );


static_assert(n == m);

Answer 13

根据Howard Hinnant的想法，您可以创建将两个文字添加在一起的文字类。

template<int>
using charDummy = char;

template<int... dummy>
struct F
{
    const char table[sizeof...(dummy) + 1];
    constexpr F(const char* a) : table{ str_at<dummy>(a)..., 0}
    {

    }
    constexpr F(charDummy<dummy>... a) : table{ a..., 0}
    {

    }

    constexpr F(const F& a) : table{ a.table[dummy]..., 0}
    {

    }

    template<int... dummyB>
    constexpr F<dummy..., sizeof...(dummy)+dummyB...> operator+(F<dummyB...> b)
    {
        return { this->table[dummy]..., b.table[dummyB]... };
    }
};

template<int I>
struct get_string
{
    constexpr static auto g(const char* a) -> decltype( get_string<I-1>::g(a) + F<0>(a + I))
    {
        return get_string<I-1>::g(a) + F<0>(a + I);
    }
};

template<>
struct get_string<0>
{
    constexpr static F<0> g(const char* a)
    {
        return {a};
    }
};

template<int I>
constexpr auto make_string(const char (&a)[I]) -> decltype( get_string<I-2>::g(a) )
{
    return get_string<I-2>::g(a);
}

constexpr auto a = make_string("abc");
constexpr auto b = a+ make_string("def"); // b.table == "abcdef" 

Answer 14

我想对@user1115339的答案添加两个非常小的改进。我在答案的评论中提到了它们，但为方便起见，我将在此处放置复制粘贴解决方案。

唯一的区别是FIXED_CSTRING宏，它允许在类模板中使用字符串并作为索引运算符的参数（如果你有一个编译时映射很有用）。

活生生的例子。

namespace  variadic_toolbox
{
    template<unsigned  count, 
        template<unsigned...> class  meta_functor, unsigned...  indices>
    struct  apply_range
    {
        typedef  typename apply_range<count-1, meta_functor, count-1, indices...>::result  result;
    };

    template<template<unsigned...> class  meta_functor, unsigned...  indices>
    struct  apply_range<0, meta_functor, indices...>
    {
        typedef  typename meta_functor<indices...>::result  result;
    };
}

namespace  compile_time
{
    template<char...  str>
    struct  string
    {
        static  constexpr  const char  chars[sizeof...(str)+1] = {str..., '\0'};
    };

    template<char...  str>
    constexpr  const char  string<str...>::chars[sizeof...(str)+1];

    template<typename  lambda_str_type>
    struct  string_builder
    {
        template<unsigned... indices>
        struct  produce
        {
            typedef  string<lambda_str_type{}.chars[indices]...>  result;
        };
    };
}

#define  CSTRING(string_literal)                                                        \
    []{                                                                                 \
        struct  constexpr_string_type { const char * chars = string_literal; };         \
        return  variadic_toolbox::apply_range<sizeof(string_literal)-1,                 \
            compile_time::string_builder<constexpr_string_type>::produce>::result{};    \
    }()


#define  FIXED_CSTRING(string_literal)                                                        \
    ([]{                                                                                 \
        struct  constexpr_string_type { const char * chars = string_literal; };         \
        return  typename variadic_toolbox::apply_range<sizeof(string_literal)-1,                 \
            compile_time::string_builder<constexpr_string_type>::template produce>::result{};    \
    }())    

struct A {

    auto test() {
        return FIXED_CSTRING("blah"); // works
        // return CSTRING("blah"); // works too
    }

    template<typename X>
    auto operator[](X) {
        return 42;
    }
};

template<typename T>
struct B {

    auto test() {       
       // return CSTRING("blah");// does not compile
       return FIXED_CSTRING("blah"); // works
    }
};

int main() {
    A a;
    //return a[CSTRING("blah")]; // fails with error: two consecutive ' [ ' shall only introduce an attribute before ' [ ' token
    return a[FIXED_CSTRING("blah")];
}

Answer 15

我自己的实现基于Boost.Hana字符串的方法（带有可变参数的模板类），但仅使用C++11标准和constexpr函数，对编译时间进行严格检查（如果不是编译时表达式，将是编译时错误）。可以从通常的原始 C 字符串而不是花哨的{'a', 'b', 'c' }（通过宏）构造。

实现： https ://sourceforge.net/p/tacklelib/tacklelib/HEAD/tree/trunk/include/tacklelib/tackle/tmpl_string.hpp

测试： https ://sourceforge.net/p/tacklelib/tacklelib/HEAD/tree/trunk/src/tests/unit/test_tmpl_string.cpp

使用示例：

const auto s0    = TACKLE_TMPL_STRING(0, "012");            // "012"
const char c1_s0 = UTILITY_CONSTEXPR_GET(s0, 1);            // '1'

const auto s1    = TACKLE_TMPL_STRING(0, "__012", 2);       // "012"
const char c1_s1 = UTILITY_CONSTEXPR_GET(s1, 1);            // '1'

const auto s2    = TACKLE_TMPL_STRING(0, "__012__", 2, 3);  // "012"
const char c1_s2 = UTILITY_CONSTEXPR_GET(s2, 1);            // '1'

// TACKLE_TMPL_STRING(0, "012") and TACKLE_TMPL_STRING(1, "012")
//   - semantically having different addresses.
//   So id can be used to generate new static array class field to store
//   a string bytes at different address.

// Can be overloaded in functions with another type to express the compiletimeness between functions:

template <uint64_t id, typename CharT, CharT... tchars>
const overload_resolution_1 & test_overload_resolution(const tackle::tmpl_basic_string<id, CharT, tchars...> &);
template <typename CharT>
const overload_resolution_2 & test_overload_resolution(const tackle::constexpr_basic_string<CharT> &);

// , where `constexpr_basic_string` is another approach which loses
//   the compiletimeness between function signature and body border,
//   because even in a `constexpr` function the compile time argument
//   looses the compiletimeness nature and becomes a runtime one.

constexpr关于函数编译时边界的详细信息： https ://www.boost.org/doc/libs/1_65_0/libs/hana/doc/html/index.html#tutorial-appendix-constexpr

有关其他使用详细信息，请参阅测试。

整个项目目前处于试验阶段。

Answer 16

@smilingthax 的解决方案可以通过使用更短std::index_sequence：

template<char...>
struct Str {};

template<class T, size_t... Is>
[[nodiscard]] constexpr auto helper(std::index_sequence<Is...>) {
    return Str<T{}.chars[Is]...>{};
}

#define STR(str)                                                          \
    [] {                                                                  \
        struct Temp {                                                     \
            const char* chars = str;                                      \
        };                                                                \
        return helper<Temp>(std::make_index_sequence<sizeof(str) - 1>{}); \
    }()

甚至更短：

template<char...>
struct Str {};

#define STR(str)                                   \
    []<size_t... Is>(std::index_sequence<Is...>) { \
        return Str<str[Is]...>{};                  \
    }                                              \
    (std::make_index_sequence<sizeof(str) - 1>{})

Answer 17

改编自#QuarticCat 的回答

template <char...>
struct Str
{
};

#define STRNAME(str) _constexpr_string_type_helper_##str
#define STR(str)                                                     \
    auto STRNAME(str) = []<size_t... Is>(std::index_sequence<Is...>) \
    {                                                                \
        constexpr char chars[] = #str;                               \
        return Str<chars[Is]...>{};                                  \
    }                                                                \
    (std::make_index_sequence<sizeof(#str) - 1>{});                  \
    decltype(STRNAME(str))

完整代码在这里

Answer 18

非 lambda 版本，使用 std::min 和 sizeof。
购买字符串的长度限制为256。
这可以用于未评估的上下文中，例如 decltype 或 sizeof。
我使用邮票宏来减少代码大小。

#include <type_traits>
#include <utility>


template <char...>
struct Str
{
};

namespace char_mpl
{

constexpr auto first(char val, char...)
{
    return val;
}
constexpr auto second(char, char val, char...)
{
    return val;
}

template <class S1, class S2>
struct Concat;

template <char... lefts, char... rights>
struct Concat<Str<lefts...>, Str<rights...>>
{
    using type = Str<lefts..., rights...>;
};


template <size_t right_count, class Right>
struct Take;

template <template <char...> class Right, char... vals>
struct Take<0, Right<vals...>>
{
    using type = Str<>;
};

template <template <char...> class Right, char... vals>
struct Take<1, Right<vals...>>
{
    using type = Str<first(vals...)>;
};

template <template <char...> class Right, char... vals>
struct Take<2, Right<vals...>>
{
    using type = Str<first(vals...), second(vals...)>;
};

template <size_t lhs, size_t rhs>
concept greater = lhs > rhs;

// this may be improved for speed.
template <size_t n, char left, char... vals>
requires greater<n, 2> struct Take<n, Str<left, vals...>>
{
    using type =
        Concat<Str<left>,                              //
               typename Take<n - 1, Str<vals...>>::type//
               >::type;
};

};// namespace char_mpl


template <int length, char... vals>
struct RawStr
{
    constexpr auto ch(char c, int i)
    {
        return c;
    }

    constexpr static auto to_str()
    {
        return
            typename char_mpl::Take<length,
                                    Str<vals...>>::type{};
    }
};

#define STAMP4(n, STR, stamper)                            \
    stamper(n, STR) stamper(n + 1, STR)                    \
        stamper(n + 2, STR) stamper(n + 3, STR)
#define STAMP16(n, STR, stamper)                           \
    STAMP4(n, STR, stamper)                                \
    STAMP4(n + 4, STR, stamper)                            \
    STAMP4(n + 8, STR, stamper)                            \
    STAMP4(n + 12, STR, stamper)
#define STAMP64(n, STR, stamper)                           \
    STAMP16(n, STR, stamper)                               \
    STAMP16(n + 16, STR, stamper)                          \
    STAMP16(n + 32, STR, stamper)                          \
    STAMP16(n + 48, STR, stamper)
#define STAMP256(n, STR, stamper)                          \
    STAMP64(n, STR, stamper)                               \
    STAMP64(n + 64, STR, stamper)                          \
    STAMP64(n + 128, STR, stamper)                         \
    STAMP64(n + 192, STR, stamper)

#define STAMP(n, STR, stamper) stamper(STAMP##n, STR, n)


#define CH(STR, i) STR[std::min<size_t>(sizeof(STR) - 1, i)]


#define CSTR_STAMPER_CASE(n, STR) CH(STR, n),

#define CSTR_STAMPER(stamper, STR, n)                      \
    RawStr<sizeof(STR) - 1,                                \
           stamper(0, STR, CSTR_STAMPER_CASE)              \
               CH(STR, 256)>

#define CSTR(STR) (STAMP(256, STR, CSTR_STAMPER){}).to_str()


int main()
{
    constexpr auto s = CSTR("12345");
    decltype(CSTR("123123"));
    sizeof(CSTR("123123"));
    static_assert(
        std::is_same_v<
            Str<'1'>,
            std::remove_cvref_t<decltype(CSTR("1"))>>);
    static_assert(
        std::is_same_v<
            Str<'1', '2'>,
            std::remove_cvref_t<decltype(CSTR("12"))>>);
    static_assert(
        std::is_same_v<
            Str<'1', '2', '3', '4', '5'>,
            std::remove_cvref_t<decltype(CSTR("12345"))>>);
}

Answer 19

您正在寻找的是N3599 字符串的文字运算符模板。它是在 2013 年为 C++ 提出的，但在细节上没有达成共识，也从未添加到标准中。

但是，GCC 和 Clang 支持它作为扩展。它允许您将字符串文字拆分为字符的模板参数包：

// some template type to represent a string
template <char... chars>
struct TemplateString {
    static constexpr char value[] = { chars... };
    
    template <char... chars2>
    constexpr auto operator+(TemplateString<chars2...>) const {
        // compile-time concatenation, oh yeah!
        return TemplateString<chars..., chars2...>{};
    }
};

// a custom user-defined literal called by the compiler when you use your _suffix
template <typename CharType, CharType... chars>
constexpr auto operator""_tstr () {
    // since all the chars are constants here, you can do compile-time
    // processing with constexpr functions and/or template metaprogramming,
    // and then return whatever converted type you like
    return TemplateString<chars...>{};
}


// auto = TemplateString<'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'>
constexpr auto str = "Hello"_tstr + " world!"_tstr;
cout << str.value << endl;

作为后备，使用宏的技巧可以将您带到同一个地方（例如，如Smilethax 的答案所示）。

请注意，这是接受字符串文字并将其拆分为 constexpr 字符的仅有的两种方法：要么使用扩展，要么在调用站点使用宏骇客。