（原创）实现一个简单的字符串格式化方法

c#中格式化字符串很简单，比如我们可以这样格式化一个字符串:

string str = string.format("test {0}, {1}, {2}, {1}, {0} sample", 1, 2.3, "ok");
Console.WriteLine(str);

将输出：test 1, 2.3, ok, 2.3, 1 sample

这个格式化方法用起来很简单，支持基本类型的参数，比如int、double和string等，用起来很方便。遗憾的是c++中目前还没有类似的格式化方法。boost库提供了一个format方法，但用起来没有c#的format方法简单和灵活。让我们来看看boost.format如何实现上面的格式化：

string str = boost::format("test %1%, %2%, %3%, %4%, %5% sample")%1%2.3%"ok"%2.3%1;
cout<<str<<endl;

　　boost::format的问题是需要写很多%，用起来繁琐又不直观。c++还缺少一个类似于c#的format方法，要实现一个类似的简单的format也不难，我将实现一个简单的format，基本用法和c#一致，为了保持简单，不支持复杂的功能，只支持基本类型的转换，转换的格式控制就不支持了，简单够用就好。下面来看看format的具体实现吧：

#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <string>
#include<cctype>

using namespace std;
#include "Variant.hpp"


namespace detail
{
    using Value = Variant<uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t, int8_t, int16_t, int32_t, int64_t, float, double, string, char*, const char*>;
    char g_buf[2000] = {};


    template<size_t k, typename Tuple, typename F>
    typename std::enable_if < (k == std::tuple_size<Tuple>::value)>::type GetArgByIndex(size_t, Tuple&, F&, char*&)
    {
        throw std::invalid_argument("arg index out of range");
    }

    template<size_t k = 0, typename Tuple, typename F>
    typename std::enable_if < (k < std::tuple_size<Tuple>::value)>::type GetArgByIndex(size_t index, Tuple& tp, F& f, char*& p)
    {
        if (k == index)
        {
            f(p, std::get<k>(tp));
        }
        else
        {
            GetArgByIndex<k + 1>(index, tp, f, p);
        }
    }

    inline int GetIndex(char*& p)
    {
        char temp[3] = {};
        int i = 0;
        while (*p != '}'&&*p != '')
        {
            if (i >= 2)
                throw std::invalid_argument("index is out of range.");

            if (std::isdigit(*p))
            {
                //push digit
                temp[i++] = *p;
                char next = *(p + 1);
                if (std::isdigit(next))
                {
                    temp[i++] = next;
                    p += 2;
                    continue;
                }

                //validate arg
                if (!std::isspace(next) && next != '}')
                {
                    throw std::invalid_argument("invalid argument.");
                }
            }

            p++;
        }

        return i == 0 ? -1 : std::atoi(temp);
    }

    inline void Fun(char*& buf, Value t)
    {
        t.Visit([&buf](int i)
        {
            _itoa(i, buf, 10);
　　　　　　　buf += strlen(buf);
        },
            [&buf](double i)
        {
            auto r = sprintf(buf, "%.6f", i);
            buf += r;
        },
            [&buf](int64_t i)
        {
            auto r = sprintf(buf, "%"PRId64, i);
            buf += r;
        },
            [&buf](uint64_t i)
        {
            auto r = sprintf(buf, "%"PRIu64, i);
            buf += r;
        },
            [&buf](const char* p)
        {
            int len = strlen(p);
            memcpy(buf, p, len);
            buf += len;
        },
            [&buf](string& s)
        {
            memcpy(buf, s.data(), s.size());
            buf += s.size();
        });
    }
}

template<typename... Args>
inline string format(string& str, Args... args)
{
    using namespace detail;
    char* buf = g_buf;
    auto tp = std::tuple<Args...>(args...);

    char* p = (char*) str.c_str();
    char* original = p;
    int len = str.size() + 1;
    int last = 0;
    while (true)
    {
        if (*p == '{')
        {
            //copy content befor {
            last = p - original;
            memcpy(buf, original, last);
            buf += last;

            //format args
            int index = GetIndex(p);
            if (index >= 0)
            {
                GetArgByIndex<0>(index, tp, Fun, buf);
            }

            //skip }
            original = p + 1;
        }
　　　　　else if(*p=='')
        {　　　　　　　　

　　　　　　last = p - original;

　　　　　　memcpy(buf, original, last);
　　　　　　break;

　　　　　}　　

        p++;
    }

    string s = g_buf;
    memset(g_buf, 0, buf - g_buf);
    return s;
}

再来看看测试代码：

string str = "it is { 0 }, and {01}, {2}, {01}, {1}";
cout<<format(str, 11, 2.1, "tt")<<endl;

将输出：it is 11, and 2.1, tt, 2.1 1

　　用法和c#的一致，比boost的format用起来更方便。这个format支持最多100个参数（0-99），格式化的最长的字符串为2K。

/**********************更新，做简化和修改bug*******************************/

#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <string>
#include <inttypes.h>
#include <cctype>

using namespace std;

namespace detail
{
    char g_buf[2000] = {};
    inline void FormatArg(char*& buf, int i)
    {
        _itoa(i, buf, 10);
        buf += strlen(buf);
    }

    inline void FormatArg(char*& buf, double i)
    {
        auto r = sprintf(buf, "%.6f", i);
        buf += r;
    }

    inline void FormatArg(char*& buf, int64_t i)
    {
        auto r = sprintf(buf, "%"PRId64, i);
        buf += r;
    }

    inline void FormatArg(char*& buf, uint64_t i)
    {
        auto r = sprintf(buf, "%"PRIu64, i);
        buf += r;
    }

    inline void FormatArg(char*& buf, const char* p)
    {
        int len = strlen(p);
        memcpy(buf, p, len);
        buf += len;
    }

    inline void FormatArg(char*& buf, string& s)
    {
        memcpy(buf, s.data(), s.size());
        buf += s.size();
    }

    template<size_t k, typename Tuple>
    typename std::enable_if < (k == std::tuple_size<Tuple>::value)>::type
    inline GetArgByIndex(size_t, Tuple&, char*&)
    {
        throw std::invalid_argument("arg index out of range");
    }

    template<size_t k = 0, typename Tuple>
    typename std::enable_if < (k < std::tuple_size<Tuple>::value)>::type
    inline GetArgByIndex(size_t index, Tuple& tp, char*& p)
    {
        if (k == index)
        {
            FormatArg(p, std::get<k>(tp));
        }
        else
        {
            GetArgByIndex<k + 1>(index, tp, p);
        }
    }

    inline int GetIndex(char*& p)
    {
        char temp[3] = {};
        int i = 0;
        while (*p != '}'&&*p != '')
        {
            if (i >= 2)
                throw std::invalid_argument("index is out of range.");

            if (std::isdigit(*p))
            {
                //push digit
                temp[i++] = *p;
                char next = *(p + 1);
                if (std::isdigit(next))
                {
                    temp[i++] = next;
                    p += 2;
                    continue;
                }

                //validate arg
                if (!std::isspace(next) && next != '}')
                {
                    throw std::invalid_argument("invalid argument.");
                }
            }

            p++;
        }

        return i == 0 ? -1 : std::atoi(temp);
    }
}

template<typename... Args>
inline string format(const string& src, Args... args)
{
    return format((char*) src.c_str(), args...);
}

template<typename... Args>
inline string format(char* src, Args... args)
{
    using namespace detail;
    char* buf = g_buf;
    auto tp = std::tuple<Args...>(args...);

    char* p = src;
    char* original = p;
    int len = strlen(src) + 1;
    int last = 0;

　　while (true)
    {
        if (*p == '{')
        {
            //copy content befor {
            last = p - original;
            memcpy(buf, original, last);
            buf += last;

            //format args
            int index = GetIndex(p);
            if (index >= 0)
            {
                GetArgByIndex<0>(index, tp, Fun, buf);
            }

            //skip }
            original = p + 1;
        }
　　　　　else if(*p=='')
        {　　　　　　　　

　　　　　　last = p - original;

　　　　　　memcpy(buf, original, last);
　　　　　　break;

　　　　　}　　

        p++;
    }

　　string s = g_buf; 
　　memset(g_buf, 0, buf - g_buf); 
　　return s; 
}

简化代码的实现，移除对Variant的依赖，直接通过重载函数来格式化参数。经简单测试效率比boost::format要高六倍以上。

如果你发现还有更好的format请告诉我，如果没有请点一下推荐，谢谢。^_^

c++11 boost技术交流群：296561497，欢迎大家来交流技术。