一起学习Boost标准库--Boost.texical_cast&format库

Posted 2020-11-05 It民工

今天接续介绍有关字符串表示相关的两个boost库：

• lexical_cast 将数值转换成字符串
• format 字符串输出格式化

首先，介绍下lexical_cast ，闻其名，知其意。类似C中的atoi 函数，可以进行字符串与整数/浮点数之间的字面转换

Boost::lexical_cast库

前期准备

lexical_cast库位于boost命名空间下，使用需要引入头文件

#include <boost/lexical_cast.hpp>
using namespace boost;

函数声明

lexical_cast使用类似C++标类型操作符的形式进行通用的语法，其声明如下：

// 1. 标准形式，转换数字和字符串
template <typename Target, typename Source>
inline Target lexical_cast(const Source &arg);

// 2. 转换C字符串
template <typename Target>
inline Target lexical_cast(const char* chars, std::size_t count);
inline Target lexical_cast(const unsigned char* chars, std::size_t count);
inline Target lexical_cast(const signed char* chars, std::size_t count);
inline Target lexical_cast(const wchar_t* chars, std::size_t count);
inline Target lexical_cast(const char16_t* chars, std::size_t count);
inline Target lexical_cast(const char32_t* chars, std::size_t count);

• 第一种形式有两个模版参数，Target 为需要转换的目标类型，通常是数字类型或者std::string，第二个参数Source 则不用写，可以通过函数参数推到出来，调用形式如下

lexical_cast<int>("123");
lexical_cast<double>("234.123");
lexical_cast<std::string>(567.789);

• 第二种形式主要用来处理C字符串，支持多种类型,只接受一个模板参数Target,指明转换后的目标类型，函数参数chars 和count 则标记了要转换的字符串范围

const char* double_str = "123.456";
double d1 = lexical_cast<double>(double_str, strlen(double_str));

使用样例

通过上文的介绍，您大概已经知道如何使用了，此处，我们就通过一个简单Demo来使用lexical_cast库

#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip>
using namespace std;
using namespace boost;

int main()
{
    int age = lexical_cast<int>("29");
    int money = lexical_cast<long>("10000000");
    float pai_f = lexical_cast<float>("3.1415926535");
    double pai_d = lexical_cast<double>("3.14159265358979323846264338324990", 20);

    cout << "age: " << age << endl
        << "money: " << money << endl
        << setiosflags(ios::fixed)
        << "pai_f: " << setprecision(8) << pai_f << endl
        << "pai_d: " << setprecision(16) << pai_d << endl;


    cout << lexical_cast<string>(age) << endl
        << lexical_cast<string>(money) << endl
        << lexical_cast<string>(pai_d) << endl;

    return 0;
}

Output:

age: 29
money: 10000000
pai_f: 3.14159274
pai_d: 3.1415926535897931
29
10000000
3.1415926535897931

注意： 使用lexical_cast时要注意，转换成数字的字符串中只能有数字和小数点，不能出现字母或其他非数字字符，同时也不支持高级的格式控制，如果要进行复杂的格式控制可以使用std::stringstram 和 boost::format (后面介绍该库)

错误处理

当lexcial_cast无法执行转换操作的时候会抛出异常bad_lexical_cast ,他是std::bad_cast 的派生类，此处以上文中注意 来说明

    try
    {
        int age = lexical_cast<int>("0x64");
        //int age = lexical_cast<int>("100L");
        //bool f = lexical_cast<bool>("false");
        cout << "age: " << age << endl;
    }
    catch (bad_lexical_cast &e)
    {
        cout << "cast error: " << e.what() << endl;
    }

Output:

cast error: bad lexical cast: source type value could not be interpreted as target

如果每次都通过异常捕获来处理，就比较麻烦了，还好lexical_cast为我们想到了，再命名空间boost::conversion 提供方法try_lexical_convert() 函数来避免抛出异常，通过返回bool值来表示是否转换成功。具体使用如下：

using namespace boost::conversion;
int x = 0;
if (!try_lexical_convert<int>("0x64", x))
    cout << "convert failed" << endl;
else
    cout << "x: " << x << endl;

Boost.format库

C++标准库提供了强大的输入输出流处理，可以通过设置输出各种各样的格式，精度控制、填充、对齐等。但是唯一缺点就是太复杂了，真心记不住这么多，还是怀恋printf() 可以通过规定的样式输出想要的格式。虽然C++中可以继续使用printf() 但它缺乏类型安全检查等其他缺点，重点就是boost.format库实现了类似于printf() 的格式化对象，可以把参数格式化到一个字符串，而且是类型安全的，是一个header-only 的函数库，只要准备好头文件，不用预先编译就可以使用了,最主要的是用着还挺顺手。

前期准备

format库位于boost命名空间中，需引入头文件：

#include <boost/format.hpp>
using namespace boost;

类声明

template <class Ch, 
        class Tr = BOOST_IO_STD char_traits<Ch>, class Alloc = std::allocator<Ch> >
    class basic_format;

typedef basic_format<char >     format;

template<class Ch, class Tr, class Alloc>
class basic_format
{
public:
    explicit basic_format(const Ch* str = NULL);
    explicit basic_format(const string_type& s);
    basic_format(const basic_format& x);
    basic_format& operator= (const basic_format& x);

    basic_format& clear();       // 清空缓存
    basic_format& parse(const string_type&); // 重新格式化

    size_type   size() const;    // 获取字符串长度
    string_type str()  const;    // 获取格式化后的字符串

    template<class T>
    basic_format&   operator%(const T& x); //重载操作符%

    template<class Ch2, class Tr2, class Alloc2>
    friend std::basic_ostream<Ch2, Tr2> &
        operator<<(std::basic_ostream<Ch2, Tr2> &,
        const basic_format<Ch2, Tr2, Alloc2>&); //流输出
}; // class basic_format

• str： 返回format对象内部已经格式化号的字符串
• size ： 返回format对象格式化号的字符串长度，可以直接从str()返回的string.size()
• parse ：重新格式化，清空format对象内部缓存，改用一个新的格式化字符串，如果只是想清空缓存，则使用clear()，它把format对象恢复到初始化状态
• operator% ： 可以接受待格式化的任意参数，%输入的参数个数必须等于格式化字符串中要求的个数，过多或者过少都会抛出异常
• operator<<：重载流输入操作符，可以直接输出格式化好的字符串

不过要注意的是，透过operator%传给boost::format对象的变量是会储存在对象内部的，所以可以分批的传入变数；但是如果变量的数量不符合的话，在编译阶段虽然不会出现错误，可是到了执行阶段还是会让程序崩溃，所以在使用上必须小心一点。 不过，在有输出后，是可以再重新传入新的变量、重复使用同一个boost::format 对象的。

格式化语法

format基本继承了printf的格式化语法，格式化选项以%开始，后面是格式规则

%［标志］［输出最少宽度］［．精度］［长度］类型

详细请参考printf格式输出

除了支持printf格式化外，还新增了格式：

• %|spec| ：与printf格式选项功能相同，但是两边增加竖线分隔，更好的区分格式化选项与普通字符
• %N% ：标记第N个参数，相当于占位符，不带任何其他格式化的选项

通过以下使用竖线分隔，更加清楚明了格式化参数

format fmt("%05d\n%-8.3f\n% 10s\n%05X\n");
format fmt("%|05d|\n%|-8.3f|\n%| 10s|\n%|05X|\n");

使用样例

#include <boost/format.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace boost;

int main()
{
    cout << "-------------"<<endl;
    format fmt("%d + %d = %d");
    fmt % 2 % 3 % 5;
    cout << fmt.str() << endl;

    cout << "-------------"<<endl;
    format fmt2("%05d\n%-8.3f\n% 10s\n%05X\n");
    fmt2 % 123;
    fmt2 % 456.7;
    fmt2 %"boost" % 100;
    cout << fmt2 << endl;

    cout << "-------------"<<endl;
    cout << boost::format("x=%1%,  y=%2% ,z= %3%") % "format" % 40.2 % 134 << endl;
    cout << "-------------"<<endl;
    return 0;
}

Output:

-------------
2 + 3 = 5
-------------
00123
456.700
     boost
00064

-------------
x=format,  y=40.2 ,z= 134
-------------