遨游于C++世界时，最讨厌的当属于对c-style的兼容????。

在格式化字符串时，通常使用的是snprintf这个c函数。snprintf是sprintf的安全版，能够避免缓冲区溢出。

char buf[1024] = {0};std::string s = "Hello world";snprintf(buf, sizeof(buf), "format str: %s", s.c_str());

snprintf接受的参数跟printf差不多，都是c-style的数据类型，如%s接受的是const char*类型的数据，这就需要我们将std::string做一个转换。这一个小小的转换让我觉得非常不爽，有没有可能让std::string在做某个函数的参数时能自动做转换？甚至让一个将一个普通的对象自动转换成const char*类型？

接下来我们将利用c++11的可变参数模板（variadic templates）、参数包（parameters pack）、完美转发（perfect forwarding）等特性来实现这一想法。

参数列表完美转发

写C++代码时，我满脑子都是怎么最大限度地提高性能。我们这次的目标也一样，在提供方便的同时，不要对性能有太大影响，甚至不影响。

首先是要将传入fmt函数的参数完美转发至snprintf。

template<typename... Args>string fmt(const char *format, Args&&... args) {  char buf[128] = {0};  snprintf(buf, sizeof(buf), format, convert(std::forward<Args>(args))...);  return buf;}

这是一个可变参数模板，args表示传入的参数们。我们的思路是将传入的参数做一个转换之后传给snprintf。

为了原封不动的保持左右值引用，首先是用Args&&代替Args的参数类型，此处模板函数的Args需要编译器推导，所以是一个通用引用（Universal reference），可以指代左值或右值。用std::forward<Args>能保持参数的左右值性质，做到参数的完美转发。

自动参数转换

在convert这个函数中，我们要将特定的类型转换成const char*类型，而那些能被snprintf接受的类型如int, double, char*，则原封不动的返回。

convert函数针对不同的参数类型需要返回不同的类型。这里也将返回值作为一个模板类型即可。

template<typename T>struct item_return {  using type = T&&;};

convert函数的定义为：

template<typename T>inline typename item_return<T>::type convert(T&& arg) {  return static_cast<T&&>(arg);}

convert函数默认将传入的参数原封不动的返回。接下来我们要做模板的偏特化，对于指定的对象，将其转换为const char *类型

// lvaluetemplate<>struct item_return<obj&> {  using type = const char*;};template<>inline typename item_return<obj&>::type convert<obj&>(obj &arg) {  std::cout << "receive lvalue\n";  return arg.s.c_str();}// rvaluetemplate<>struct item_return<obj> {  using type = const char*;};template<>inline typename item_return<obj>::type convert<obj>(obj &&arg) {  std::cout << "receive rvalue\n";  return arg.s.c_str();}

注意，返回值也是需要偏特化的。

最后

我构造了一个class，hook他的两个构造函数以便于观察是否发生了拷贝。

class obj {public:  string s;  obj(const char * ss) {    s = ss;  }  obj(const obj& other):s(other.s) {    printf("copy constructor\n");  }  obj(obj&& other):s(other.s) {    printf("move constructor\n");    other.s.clear();  }};

之后我们使用fmt函数，就能像格式化c-style字符串一样，格式化任意一个对象啦。

int main() {  obj a("haha");  int b = 3;  std::cout << fmt("%s %s\n%d %d", a, obj("xixi"), b, 2) << std::endl;  return 0;}

运行结果为

receive lvaluereceive rvaluehaha xixi3 2

很好，并没有发生拷贝。

参考资料

  • Modern C++ | 移动语义与完美转发 | Universal Reference
  • 泛化之美--C++11可变模版参数的妙用
  • 移动语义（move semantic）和完美转发（perfect forward）
  • 《C++ Primer》