C++/charconv
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C++17的標準庫頭文件charconv添加了兩個函數std::from_chars和std::to_chars作為底層、高性能的API。
在C++17之前，C/C++ 提供了幾種字符串轉換選項：
- 格式化讀寫字符數組
sprintf/snprintfsscanf
- C風格的簡化版本的
atol及類似函數 - C風格的
strtol及類似函數 - 基於流的解析，已棄用
strstream - 基於流的解析
stringstream - C++風格的
stoi及類似函數
C++17提供了函數std::from_chars和std::to_chars，具有以下特點：
- 不會拋出異常，而是通過返回的
from_chars_result結構體來報告錯誤，與std::stoi等可能拋出異常的函數形成對比 - 不會在內部執行動態內存分配（不會調用
new/malloc），直接在給定的內存區域上操作，與std::stringstream形成對比，後者需要在內部分配緩衝區 - 不支持本地化設置（locale），比如不同地區的數字分隔符（如歐洲用 "," 而不是 "." 作為小數點）
- 內存安全。不進行動態內存分配；使用顯式的字符範圍邊界
(first, last)- 防止緩衝區溢出； - 嚴格的錯誤檢查 - 通過
from_chars_result返迴轉換結果和錯誤信息，提供關於轉換結果的額外信息 - 作為API，偏底層和基礎，直接使用可能不夠友好（如需要手動處理指針和錯誤碼），但可以封裝它，創建一個更易用的高級接口。
std::from_chars
[編輯]整數類型：
std::from_chars_result from_chars(const char* first,
const char* last,
TYPE &value,
int base = 10);
其中 TYPE擴展到所有可用的有符號和無符號整數類型以及char。base可以是從2到36的數字。
浮點類型：
std::from_chars_result from_chars(const char* first,
const char* last,
FLOAT_TYPE& value,
std::chars_format fmt = std::chars_format::general);
FLOAT_TYPE擴展為float、double或 long double。chars_format是一個枚舉，包含以下值：scientific、fixed、hex和 general（fixed和scientific的組合）。chars_format::general支持兩種浮點數格式，1. 固定小數點格式（fixed），如 "123.45"；2. 科學計數法格式（scientific），如 "1.2345e+2"，所以一個字符串可以用任意一種格式表示浮點數，from_chars都能正確解析。
std::from_chars的返回值都是 from_chars_result，包含有關轉換過程的重要信息：
struct from_chars_result {
const char* ptr;
std::errc ec;
};
| 返回條件 | from_chars_result狀態
|
|---|---|
| 成功 | ptr指向第一個不匹配模式的字符，或者如果所有字符都匹配，則等於 last，且ec为 |
| 無效轉換 | ptr等於first，且ec等於std::errc::invalid_argument。value未修改。
|
| 超出範圍 | 數字太大，無法放入值類型。ec等於 std::errc::result_out_of_range，且 ptr指向第一個不匹配模式的字符。value未修改。
|
例子
[編輯]整數類型
#include <charconv> // from_char, to_char
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
const std::string str { "12345678901234" };
int value = 0;
const auto res = std::from_chars(str.data(),
str.data() + str.size(),
value);
if (res.ec == std::errc())
{
std::cout << "value: " << value
<< ", distance: " << res.ptr - str.data() << '\n';
}
else if (res.ec == std::errc::invalid_argument)
{
std::cout << "invalid argument!\n";
}
else if (res.ec == std::errc::result_out_of_range)
{
std::cout << "out of range! res.ptr distance: "
<< res.ptr - str.data() << '\n';
}
}
浮點數版本：
#include <charconv> // from_char, to_char
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
const std::string str { "16.78" };
double value = 0;
const auto format = std::chars_format::general;
const auto res = std::from_chars(str.data(),
str.data() + str.size(),
value,
format);
if (res.ec == std::errc())
{
std::cout << "value: " << value
<< ", distance: " << res.ptr - str.data() << '\n';
}
else if (res.ec == std::errc::invalid_argument)
{
std::cout << "invalid argument!\n";
}
else if (res.ec == std::errc::result_out_of_range)
{
std::cout << "out of range! res.ptr distance: "
<< res.ptr - str.data() << '\n';
}
}
std::to_chars
[編輯] // 初等数值输出转换
struct to_chars_result { // 独立
char* ptr;
errc ec;
friend bool operator==(const to_chars_result&, const to_chars_result&) = default;
constexpr explicit operator bool() const noexcept { return ec == errc{}; }
};
to_chars_result to_chars(char* first, char* last, // 独立
/* integer-type */ value, int base = 10);
to_chars_result to_chars(char* first, char* last, // 独立
bool value, int base = 10) = delete;
to_chars_result to_chars(char* first, char* last, // 独立
/* floating-point-type */ value);
to_chars_result to_chars(char* first, char* last, // 独立
/* floating-point-type */ value, chars_format fmt);
to_chars_result to_chars(char* first, char* last, // 独立
/* floating-point-type */ value,
例子
[編輯]int test_charconv()
{
constexpr int val_int{ 88 };
constexpr float val_float{ 66.66f };
constexpr double val_double{ 88.8888 };
const std::string str1{ "123" }, str2{ "456.789" };
// std::to_chars: converts an integer or floating-point value to a character sequence
std::array<char, 10> buffer;
// 注意:std::errc没有到bool的隐式转换,所以你不能像下面这样检查: if (res.ec) {} or if (!res.ec) {}
if (auto [ptr, ec] = std::to_chars(buffer.data(), buffer.data() + buffer.size(), val_int); ec == std::errc()) {
std::cout << "str:" << std::string_view(buffer.data(), ptr - buffer.data()) << "\n"; // str:88
*ptr = '\0'; // 保证结尾有一个空字符
std::cout << "buffer:" << buffer.data() << "\n"; // buffer:88
} else {
std::cerr << "fail to call to_char:" << std::make_error_code(ec).message() << "\n";
return -1;
}
buffer.fill(0);
if (auto [ptr, ec] = std::to_chars(buffer.data(), buffer.data() + buffer.size(), val_float); ec == std::errc()) {
std::cout << "str:" << std::string_view(buffer.data(), ptr - buffer.data()) << "\n"; // str:66.66
*ptr = '\0'; // 保证结尾有一个空字符
std::cout << "buffer:" << buffer.data() << "\n"; // buffer:66.66
} else {
std::cerr << "fail to call to_char:" << std::make_error_code(ec).message() << "\n";
return -1;
}
buffer.fill(0);
if (auto [ptr, ec] = std::to_chars(buffer.data(), buffer.data() + buffer.size(), val_double); ec == std::errc()) {
std::cout << "str:" << std::string_view(buffer.data(), ptr - buffer.data()) << "\n"; // str:88.8888
} else {
std::cerr << "fail to call to_char:" << std::make_error_code(ec).message() << "\n";
return -1;
}
// std::from_chars: converts a character sequence to an integer or floating-point value
int val1{ 0 };
auto [ptr, ec] = std::from_chars(str1.data(), str1.data() + str1.size(), val1);
if (ec == std::errc()) // 注意:std::errc没有到bool的隐式转换,所以你不能像下面这样检查: if (res.ec) {} or if (!res.ec) {}
std::cout << "val1:" << val1 << "\n"; // val1:123
else if (ec == std::errc::invalid_argument)
std::cerr << "Error: this is not a number: " << str1 << "\n";
else if (ec == std::errc::result_out_of_range)
std::cerr << "Error: this number is larger than an int: " << str1 << "\n";
else
std::cerr << "fail to call from_chars:" << std::make_error_code(ec).message() << "\n";
float val2{ 0.f };
auto [ptr2, ec2] = std::from_chars(str2.data(), str2.data() + str2.size(), val2);
if (ec2 == std::errc())
std::cout << "val2:" << val2 << "\n"; // val2:456.789
else if (ec2 == std::errc::invalid_argument)
std::cerr << "Error: this is not a number: " << str2 << "\n";
else if (ec2 == std::errc::result_out_of_range)
std::cerr << "Error: this number is larger than an float: " << str2 << "\n";
else
std::cerr << "fail to call from_chars:" << std::make_error_code(ec2).message() << "\n";
// std::stringstream: int/float/double->std::string
std::stringstream ss1;
ss1 << val_int << "," << val_float << "," << val_double;
std::string str = ss1.str();
std::cout << "str:" << str << "\n"; // str:88,66.66,88.8888
std::stringstream ss2;
ss2 << str1 << "," << str2;
str = ss2.str();
std::cout << "str:" << str << "\n"; // str:123,456.789
// std::to_string: int/float/double->std::string
str = std::to_string(val_int);
std::cout << "str:" << str << "\n"; // str:88
str = std::to_string(val_float);
std::cout << "str:" << str << "\n"; // str:66.660004
str = std::to_string(val_double);
std::cout << "str:" << str << "\n"; // str:88.888800
// std::stoi, std::stol, std::stoll: std::string->int/long/long long
auto ret1 = std::stoi(str1);
std::cout << "ret1:" << ret1 << "\n"; // ret:123
// std::stoul, std::stoull: std::string->unsigned long/unsigned long long
auto ret2 = std::stoul(str1);
std::cout << "ret2:" << ret2 << "\n"; // ret2:123
// std::stof, std::stod, std::stold: std::string->float/double/long double
auto ret3 = std::stof(str2);
std::cout << "ret3:" << ret3 << "\n"; // ret3:456.789
return 0;
}