時間テキストをコンパイルして数値変換する（atoi）

コンパイル時にatoi（）関数を実装したい（C ++ 11またはC ++ 14標準を使用して、C ++言語で）。したがって、二重引用符で囲まれたテキストを数値として解析したり、エラーを再現したりできます。より具体的には、それはコンパイル時にprintfのような形式を解析できるより大きなシステムの一部です。そして、私は単語のフォーマット文字列を分割し、特定の単語を数字で表すことができる場合は、文字列ではなく番号を出力します（シーンの背後にあるシリアライザクラスは、文字列よりも数値をより効率的にシリアル化できます。重要なのは、デシリアライザはすべての文字列を数値として解析しようとしないことです。これは、フォーマット文字列内に出力されるすべての数値は常に数値として表現され、文字列としては表現されないためです...）

私が2つ知っているように、タスクを解決するには2つの方法があります。

1）constexpr関数を使用する。

2）テンプレートのメタプログラミング。

どっちがいいの？私は最初の方法を試しましたが、この方法には多くの障害があることがわかります。特に、c ++ 11に関連するいくつかの制限があります。2番目のように見えるかもしれませんが、いくつかのトリックが必要です（c ++ 14から始まるgccおよびc ++ 11から始まるclangでサポートされている、演算子 ""を使用して文字列を分割して文字を分離する必要があります。 ）。また、完全にTMPに基づくソリューションは、大きすぎて複雑すぎます。

以下は私の解決策です、私はそれについていくつかの提案を聞いてうれしいです。

http://coliru.stacked-crooked.com/a/0b8f1fae9d9b714b

#include <stdio.h>

template <typename T> struct Result
{
    T value;
    bool valid;

    constexpr Result(T v) : value(v), valid(true) {}
    constexpr Result() : value(), valid(false) {}
};

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_oct(const char *s, size_t n, T val, int sign)
{
    return n == 0 ? Result<T>(sign < 0 ? -val : val)
        : *s >= '0' && *s <= '7' 
            ? _atoi_oct(s+1, n-1, val*T(010) + *s - '0', sign)
            : Result<T>();
}

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_dec(const char *s, size_t n, T val, int sign)
{
    return n == 0 ? Result<T>(sign < 0 ? -val : val)
        : *s >= '0' && *s <= '9'
            ? _atoi_dec(s+1, n-1, val*T(10) + *s - '0', sign)
            : Result<T>();
}

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_hex(const char *s, size_t n, T val, int sign)
{
    return n == 0 ? Result<T>(sign < 0 ? -val : val)
        : *s >= '0' && *s <= '9'
            ? _atoi_hex(s+1, n-1, val*T(0x10) + *s - '0', sign)
            : *s >= 'a' && *s <= 'f'
                ? _atoi_hex(s+1, n-1, val*T(0x10) + *s - 'a' + 10, sign)
                : *s >= 'A' && *s <= 'F'
                    ? _atoi_hex(s+1, n-1, val*T(0x10) + *s - 'A' + 10, sign)
                    : Result<T>();
}

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_zero(const char *s, size_t n, int sign = 1)
{
    return n == 0 ? Result<T>()
        : *s >= '0' && *s <= '7'
            ? _atoi_oct(s+1, n-1, T(*s - '0'), sign)
            : *s == 'x' || *s == 'X'
                ? _atoi_hex(s+1, n-1, T(0), sign)
                : Result<T>();
}

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_sign(const char *s, size_t n, int sign = 1)
{
    return n == 0 ? Result<T>()
        : *s == '0'
            ? _atoi_zero<T>(s+1, n-1, sign)
            : *s > '0' && *s <= '9'
                ? _atoi_dec(s+1, n-1, T(*s - '0'), sign)
                : Result<T>();
}

template <typename T>
constexpr Result<T> _atoi_space(const char *s, size_t n)
{
    return n == 0 ? Result<T>()
        : (*s == ' ' || *s == '\t' || *s == '\n' || *s == '\r' || *s == '\v')
            ? _atoi_space<T>(s+1, n-1)
            : *s == '-'
                ? _atoi_sign<T>(s+1, n-1, -1)
                : *s == '+'
                    ? _atoi_sign<T>(s+1, n-1)
                    : *s == '0'
                        ? _atoi_zero<T>(s+1, n-1)
                        : _atoi_dec(s, n, T(0), 1);
}

template <size_t N> void pstr(const char (&s)[N])
{
    printf("s '%.*s'\n", int(N-1), s);
}

template <typename Str>
__attribute__((always_inline))
void _atoi(Str s)
{
    constexpr auto result = _atoi_space<long>(s.cstr(), sizeof(s.cstr())-1);
    if (result.valid)
        printf("i %ld\n", result.value);
    else
        pstr(reinterpret_cast<const char (&)[sizeof(s.cstr())]>(s.cstr()));
}

#define atoi(STR) _atoi([]() { \
                        struct S { \
                            static constexpr const char (&cstr())[sizeof(STR)] { return STR; } \
                        }; \
                        return S();  \
                    }())

int main()
{
    atoi("42");
    atoi("-1");
    atoi("+1");
    atoi("010");
    atoi("-0x10");
    atoi("--1");
    atoi("x");
    atoi("3x");
    return 0;   
}

基本的に、整数型の値に二重引用符で囲まれた数値（ "42"など）をコンパイル時に変換するにはどうすればよいですか。私のソリューションは面倒すぎます。

C ++ 14では、マクロといくつかの三項演算子を取り除くことができます。ここに私がそれをする方法があります、コードは自明です（私はいくつかのコメントも追加しました）。以下のコードは、コンパイラの比較のために（いくつかの例とともに）ここにもあります。

#include <cstdint>
#include <iostream>

template <typename T>
struct Result
{
    T value{};
    bool valid = false;

    constexpr explicit Result(T v) : value(v), valid(true) {}
    constexpr Result() = default;
};

// converts upper case chars to lower case
constexpr char to_lower(char c)
{
    return c >= 'A' && c <= 'Z'
        ? c - 'A' + 'a'
        : c;
}

// converts a digit char to its numeric value (eg. 'F' -> 15)
constexpr int to_digit(char c)
{
    c = to_lower(c);
    return c >= 'a'
        ? c - 'a' + 10
        : c - '0';
}

// checks whether the given digit fits in the given base (eg. 'A' in 16 (hex) -> true, but '9' in 8 (oct) -> false)
constexpr bool is_digit(char c, int base)
{
    int digit = to_digit(c);
    return 0 <= digit && digit < base;
}

namespace detail
{
    // returns true if c is a sign character (+ or -), sign will hold a valid factor (1 or -1) regardless of the return value
    constexpr bool get_sign(char c, int& sign)
    {
        if (c == '-')
        {
            sign = -1;
            return true;
        }
        else
        {
            sign = 1;
            return c == '+';
        }
    }

    // adds a digit to the right side of the a number
    template <typename T>
    constexpr T append_digit(T value, int base, int digit)
    {
        return value * base + digit;
    }

    // create the actual number from the given string
    template <typename T>
    constexpr T construct_integral(const char* str, std::size_t size, int base)
    {
        T value = 0;
        for (std::size_t i = 0; i < size; i++)        
            value = append_digit(value, base, to_digit(str[i]));

        return value;
    }

    // how many chars are necessary to specify the base (ex. hex -> 0x -> 2) 
    constexpr std::size_t get_base_offset(int base)
    {
        if (base == 8) return 1;
        if (base == 16) return 2;
        return 0;
    }

    // gets the base value according to the number prefix (eg. 0x -> 16 (hex))
    constexpr int get_base(const char* str, std::size_t size)
    {
        return str[0] == '0'
            ? size > 2 && to_lower(str[1]) == 'x'
                ? 16
                : 8
            : 10;
    }

    // checks whether all digits in the string can fit in the given base
    constexpr bool verify_base(const char* str, std::size_t size, int base)
    {
        for (std::size_t i = 0; i < size; i++)
            if (!is_digit(str[i], base))
                return false;

        return true;
    }
}

template <typename T = int>
constexpr Result<T> to_integral(const char* str, std::size_t size)
{
    using namespace detail;

    // remove the sign from the string
    auto sign = 0;    
    if (get_sign(str[0], sign)) 
    {
        ++str;
        --size;
    }

    // get the base and remove its prefix from the string
    auto base = get_base(str, size);
    auto offset = get_base_offset(base);
    str += offset;
    size -= offset;

    // check if the string holds a valid number with respect to its base
    if (!verify_base(str, size, base))
        return {};

    // create the number and apply the sign
    auto unsigned_value = construct_integral<T>(str, size, base);
    return Result<T>(unsigned_value * sign);
}

template <typename T = int, std::size_t N>
constexpr Result<T> to_integral(const char(&str)[N])
{
    static_assert(N > 1, "Empty strings are not allowed");
    return to_integral<T>(str, N - 1);
}

C ++ 17では、を使用することで、コードの量をさらに削減できstd::string_viewます。をResult<T>に置き換えることもできstd::optionalます。