C++ 在编译时截断字符串

我有一个字符串文字，其值超出了我的控制范围，例如config.h文件中的define，我想用它初始化一个全局固定大小的字符数组。如果字符串太长，我希望它被截断

基本上，我想要达到的是

#define SOMETEXT "lorem ipsum"
#define LIMIT 8

char text[LIMIT + 1];
std::strncpy(text, SOMETEXT, LIMIT);
text[LIMIT] = '\0';

除了我不能使用这段代码，因为我希望文本是静态初始化的constexpr

我该怎么做

注意：我已经找到了这个问题的解决方案，但是由于对堆栈溢出的搜索并没有产生令人满意的结果，尽管有许多关于类似问题的有用提示，我想分享我的解决方案。如果你有更好更优雅的解决方案，请展示给我们。我将在一周内接受最优雅的回答

---

解决这个问题的第一步是将其形式化。给定一个字符串序列

s=s0，…，sm

对于si=0，当且仅当i=m表示i=0，…，m和m∈ ℕ 和一个数字n∈ ℕ, 我们想获得另一个字符串序列

t=t0，…，tn

与

如果i=n，则ti=0， 如果i 接下来，认识到在编译时容易计算上述形式化中的字符串m的长度：

template <typename CharT>
constexpr auto
strlen_c(const CharT *const string) noexcept
{
  auto count = static_cast<std::size_t>(0);
  for (auto s = string; *s; ++s)
    ++count;
  return count;
}

如果我们提前知道n，我们就可以利用它来制定第一个快速而肮脏的解决方案：

constexpr char text[] = {
  char_at(SOMETEXT, 0), char_at(SOMETEXT, 1),
  char_at(SOMETEXT, 2), char_at(SOMETEXT, 3),
  char_at(SOMETEXT, 4), char_at(SOMETEXT, 5),
  char_at(SOMETEXT, 6), char_at(SOMETEXT, 7),
  '\0'
};

它用所需的值编译和初始化文本，但这就是它的全部优点。在对char_at的每次调用中，字符串的长度被不必要地反复计算，这一事实可能是最不值得关注的。更成问题的是，如果n接近更大的值，那么像现在这样丑陋的解决方案显然会变得非常笨拙，并且常数n是隐式硬编码的。不要考虑使用像

这样的把戏。

constexpr char text[LIMIT] = {
#if LIMIT > 0
  char_at(SOMETEXT, 0),
#endif
#if LIMIT > 1
  char_at(SOMETEXT, 1),
#endif
#if LIMIT > 2
  char_at(SOMETEXT, 2),
#endif
  // ...
#if LIMIT > N
#  error "LIMIT > N"
#endif
  '\0'
};

要绕过这个限制。图书馆也许能帮你清理一下这些乱七八糟的东西，但这不值得。有一个更干净的解决方案使用模板元编程等待在拐角处

让我们看看如何编写一个函数，在编译时返回正确初始化的数组。由于函数无法返回数组，我们需要将其包装在结构中，但事实证明，std:：array已经为我们完成了这项工作，而且还有更多的工作，所以我们将使用它

我用一个静态函数help定义了一个模板帮助器结构，该函数返回所需的std:：array。除了字符类型参数图之外，该结构是以长度N为模板的，在上述形式化中，该长度N将截断相当于N的字符串，并且我们已经添加的字符数M与上述形式化中的变量M无关

template <std::size_t N, std::size_t M, typename CharT>
struct truncation_helper
{
  template <typename... CharTs>
  static constexpr auto
  help(const CharT *const string,
       const std::size_t length,
       const CharTs... chars) noexcept
  {
    static_assert(sizeof...(chars) == M, "wrong instantiation");
    const auto c = (length > M) ? string[M] : static_cast<CharT>(0);
    return truncation_helper<N, M + 1, CharT>::help(string, length, chars..., c);
  }
};

终止对帮助的调用不使用字符串和长度参数，但出于兼容性考虑，必须接受它们

由于我不明白的原因，我不能使用

std::array<CharT, N + 1> result = { chars..., 0 };
return result;

然后可以这样使用它：

#include <cstdio>
#include <cstring>

#include "my_truncate.hxx"  // suppose we've put above code in this file

#ifndef SOMETEXT
#  define SOMETEXT "example"
#endif

namespace /* anonymous */
{
  constexpr auto limit = static_cast<std::size_t>(8);
  constexpr auto text = my::truncate<limit>(SOMETEXT);
}

int
main()
{
  std::printf("text = \"%s\"\n", text.data());
  std::printf("len(text) = %lu <= %lu\n", std::strlen(text.data()), limit);
}

---

确认此解决方案受以下答案启发：

解决此问题的第一步是将其形式化。给定一个字符串序列

s=s0，…，sm

对于si=0，当且仅当i=m表示i=0，…，m和m∈ ℕ 和一个数字n∈ ℕ, 我们想获得另一个字符串序列

t=t0，…，tn

与

如果i=n，则ti=0， 如果i 接下来，认识到在编译时容易计算上述形式化中的字符串m的长度：

template <typename CharT>
constexpr auto
strlen_c(const CharT *const string) noexcept
{
  auto count = static_cast<std::size_t>(0);
  for (auto s = string; *s; ++s)
    ++count;
  return count;
}

如果我们提前知道n，我们就可以利用它来制定第一个快速而肮脏的解决方案：

constexpr char text[] = {
  char_at(SOMETEXT, 0), char_at(SOMETEXT, 1),
  char_at(SOMETEXT, 2), char_at(SOMETEXT, 3),
  char_at(SOMETEXT, 4), char_at(SOMETEXT, 5),
  char_at(SOMETEXT, 6), char_at(SOMETEXT, 7),
  '\0'
};

它用所需的值编译和初始化文本，但这就是它的全部优点。在对char_at的每次调用中，字符串的长度被不必要地反复计算，这一事实可能是最不值得关注的。更成问题的是，如果n接近更大的值，那么像现在这样丑陋的解决方案显然会变得非常笨拙，并且常数n是隐式硬编码的。不要考虑使用像

这样的把戏。

constexpr char text[LIMIT] = {
#if LIMIT > 0
  char_at(SOMETEXT, 0),
#endif
#if LIMIT > 1
  char_at(SOMETEXT, 1),
#endif
#if LIMIT > 2
  char_at(SOMETEXT, 2),
#endif
  // ...
#if LIMIT > N
#  error "LIMIT > N"
#endif
  '\0'
};

要绕过这个限制。图书馆也许能帮你清理一下这些乱七八糟的东西，但这不值得。有一个更干净的解决方案使用模板元编程等待在拐角处

让我们看看如何编写一个函数，在编译时返回正确初始化的数组。由于函数无法返回数组，我们需要将其包装在结构中，但事实证明，std:：array已经为我们完成了这项工作，而且还有更多的工作，所以我们将使用它

我用一个静态函数help定义了一个模板帮助器结构，该函数返回所需的std:：array。除了字符类型参数表之外，该结构是以长度N为模板的，在上述形式化中，该长度N将截断相当于N的字符串，并且我们已经添加的字符数M与中的变量M无关 上述形式化

template <std::size_t N, std::size_t M, typename CharT>
struct truncation_helper
{
  template <typename... CharTs>
  static constexpr auto
  help(const CharT *const string,
       const std::size_t length,
       const CharTs... chars) noexcept
  {
    static_assert(sizeof...(chars) == M, "wrong instantiation");
    const auto c = (length > M) ? string[M] : static_cast<CharT>(0);
    return truncation_helper<N, M + 1, CharT>::help(string, length, chars..., c);
  }
};

终止对帮助的调用不使用字符串和长度参数，但出于兼容性考虑，必须接受它们

由于我不明白的原因，我不能使用

std::array<CharT, N + 1> result = { chars..., 0 };
return result;

然后可以这样使用它：

#include <cstdio>
#include <cstring>

#include "my_truncate.hxx"  // suppose we've put above code in this file

#ifndef SOMETEXT
#  define SOMETEXT "example"
#endif

namespace /* anonymous */
{
  constexpr auto limit = static_cast<std::size_t>(8);
  constexpr auto text = my::truncate<limit>(SOMETEXT);
}

int
main()
{
  std::printf("text = \"%s\"\n", text.data());
  std::printf("len(text) = %lu <= %lu\n", std::strlen(text.data()), limit);
}

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确认此解决方案的灵感来自以下答案：

创建std:：阵列的替代方案：

---

创建std:：数组的替代方法：

---

自动计数=静态0；真的吗？当我第一次看到这是在现代C++中提出的，这是我的反应。但我必须承认我越来越习惯了。这完全是荒谬的。而且很悲伤-请注意，您可以参考字符数组模板constepr std:：size_t strlen_cconst CharT&[N]noexcept{return N；}和std:：index_sequences，找到Sutter的auto foo=type{bar}；太冗长。自动计数=静态\u cast0；真的吗？当我第一次看到这是在现代C++中提出的，这是我的反应。但我必须承认我越来越习惯了。这完全是荒谬的。而且很悲伤-请注意，您可以参考字符数组模板constepr std:：size_t strlen_cconst CharT&[N]noexcept{return N；}和std:：index_sequences，找到Sutter的auto foo=type{bar}；太啰嗦了。那很酷，绝对比我的优雅。我只想添加一个static_cast0来消除众多无害的警告。您知道为什么返回{/*param pack expr*/…，0}；正确地初始化了数组，但我必须使用变通方法？@5gon12eder:我不明白你为什么需要变通方法部分。它也适用于没有的代码。因为第一个text=与我期望的不完全相同，例如被截断为8个字符。@5gon12eder:我没有检查输出：-/但是gcc和clang的行为不同，因此存在编译器错误或UB。。。我没能找到UB…谢谢你调查此事。我已经问过了。那很酷，肯定比我的更优雅。我只想添加一个static_cast0来消除众多无害的警告。您知道为什么返回{/*param pack expr*/…，0}；正确地初始化了数组，但我必须使用变通方法？@5gon12eder:我不明白你为什么需要变通方法部分。它也适用于没有的代码。因为第一个text=与我期望的不完全相同，例如被截断为8个字符。@5gon12eder:我没有检查输出：-/但是gcc和clang的行为不同，因此存在编译器错误或UB。。。我没能找到UB…谢谢你调查此事。我已经问过了。