c++ - C++11 constexpr 函数中的常量表达式字符串参数

Question

我正在尝试制作 constexpr转换 UUID 字符串的函数，如 "f6ece560-cc3b-459a-87f1-22331582216e"到这样的类(class):

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")

正如你所看到的，有一个问题——在 constexpr 函数中似乎不可能有常量表达式的函数参数，所以你不能做 static_assert s 在参数上，即使传入的值是一个常量表达式。

所以我求助于一个宏来检查字符串长度，并放弃检查字符。

有没有解决的办法？另外，如何轻松确保在编译时实际评估此函数？

编辑 : 这和C++11 - static_assert within constexpr function?不一样- 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 的优秀答案适用于大小问题，但不适用于检查十六进制字符。据我所知这是不可能的 - 即使你使用这个......

// 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>();
}

这行不通:

// 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]不是一个常量表达式。

Answer 1

作为安迪points out问题C++11 - static_assert within constexpr function?告诉我们这样做的一种方法是使用非类型模板参数，这些参数必须在编译时可用。

此解决方案的问题在于 OP 使用的字符串文字是 can not be bound to non-type arguments :

In particular, this implies that string literals, addresses of array elements, and addresses of non-static members cannot be used as template arguments to instantiate templates whose corresponding non-type template parameters are pointers to objects.

一种解决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");

  //....
}