C++11 用户自定义字面量
【1】为什么引入用户自定义字面量？
在C/C++程序中，常常会使用结构体或者类来创造新的类型，以满足实际的需求。
比如，在进行科学计算时，用户可能需要用到复数（通常会包含实部和虚部两部分）。
对于颜色，用户通常会需要一个四元组（三原色及Alpha）。
对于奥运会组委会，他们则常常会需要七元组（标示来自七大洲的状况）等等。
而当用户想声明一个自定义类型的“字面量”（literal）时，尤其显得麻烦。如下示例：
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 typedef unsigned char uint8; 5 6 struct RGBA 7 { 8 uint8 r; 9 uint8 g; 10 uint8 b; 11 uint8 a; 12 RGBA(uint8 R, uint8 G, uint8 B, uint8 A = 0) 13 : r(R), g(G), b(B), a(A) 14 {} 15 }; 16 17 ostream & operator<<(ostream& out, RGBA& col) 18 { 19 return out << "r: " << (int)col.r 20 << ", g: " << (int)col.g 21 << ", b: " << (int)col.b 22 << ", a: " << (int)col.a << endl; 23 } 24 25 void blend(RGBA& col1, RGBA& col2) 26 { 27 cout << "blend " << endl << col1 << col2 << endl; 28 } 29 30 int main() 31 { 32 RGBA col1(255, 240, 155); 33 RGBA col2({ 15, 255, 10, 7 }); 34 blend(col1, col2); 35 system("pause"); 36 } 37 38 /*运行结果 39 blend 40 r: 255, g: 240, b: 155, a: 0 41 r: 15, g: 255, b: 10, a: 7 42 */
在程序中想通过blend函数对两个确定的RGBA对象进行运算。采用了传统的方式，即先声明两个RGBA的变量，并且赋予相应初值，再将其传给函数blend。
在编写测试用例的时候，常会遇到需要声明较多值确定的RGBA变量。那么这样的声明变量–传值运算的方式显得非常麻烦。
如果自定义类型可以像内置类型一样向函数传递字面常量，比如向函数func传递字面常量func(2, 5.0f)，无疑这样的测试代码会方便很多。
以上即引入用户自定义字面量的原因。
【2】自定义字面量的应用与注意事项
C++11实现了如上的愿望，即可以通过定一个后缀标识的操作符，将声明了该后缀标识的字面量转换为需要的相应类型。
如上示例改造代码：
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 typedef unsigned char uint8; 5 6 struct RGBA 7 { 8 uint8 r; 9 uint8 g; 10 uint8 b; 11 uint8 a; 12 RGBA(uint8 R, uint8 G, uint8 B, uint8 A = 0) 13 : r(R), g(G), b(B), a(A) 14 {} 15 }; 16 17 RGBA operator "" _C(const char* col, size_t n) 18 { 19 const char* p = col; 20 const char* end = col + n; 21 const char* r, *g, *b, *a; 22 r = g = b = a = nullptr; 23 for (; p != end; ++p) 24 { 25 if (*p == 'r') r = p; 26 else if (*p == 'g') g = p; 27 else if (*p == 'b') b = p; 28 else if (*p == 'a') a = p; 29 } 30 if ((nullptr == r) || (nullptr == g) || (nullptr == b)) 31 { 32 throw; 33 } 34 else if (nullptr == a) 35 return RGBA(atoi(r + 1), atoi(g + 1), atoi(b + 1)); 36 else 37 return RGBA(atoi(r + 1), atoi(g + 1), atoi(b + 1), atoi(a + 1)); 38 } 39 40 ostream& operator<<(ostream& out, RGBA& col) 41 { 42 return out << "r: " << (int)col.r 43 << ", g: " << (int)col.g 44 << ", b: " << (int)col.b 45 << ", a: " << (int)col.a << endl; 46 } 47 48 void blend(RGBA && col1, RGBA && col2) 49 { 50 cout << "blend " << endl << col1 << col2 << endl; 51 } 52 53 int main() 54 { 55 blend("r255 g240 b155"_C, "r15 g255 b10 a7"_C); 56 system("pause"); 57 } 58 59 /*运行结果 60 blend 61 r: 255, g: 240, b: 155, a: 0 62 r: 15, g: 255, b: 10, a: 7 63 */
声明了一个字面量操作符（literal operator）函数:RGBA operator"" _C(const char*col, size_t n)函数。
这个函数会解析以_C为后缀的字符串，并返回一个RGBA的临时变量。
有了这样一个用户字面常量的定义，程序中不再需要通过声明RGBA类型的声明变量–传值运算的方式来传递实际意义上的常量。
通过声明一个字符串以及一个_C后缀，operator""_C函数会产生临时变量。blend函数就可以通过右值引用获得这些临时值并进行计算。
这样一来，用户就完成了定义自定义类型的字面常量，可见main函数中的代码书写显得更加清晰。
注意事项：
（1）在字面量操作符函数的声明中，operator""与用户自定义后缀之间必须有空格。
（2）后缀建议以下划线开始。不宜使用非下划线后缀的用户自定义字符串常量，否则会被编译器警告。
当然，这也很好理解，因为形如201203L这样的字面量，后缀“L”无疑会引起一些混乱的状况。为了避免混乱，最好只使用下划线开始的后缀名。
（3）C++11标准中要求声明字面量操作符有一定的规则，该规则跟字面量的“类型”密切相关。具体规则如下：
[1] 如果字面量为整型数，那么字面量操作符函数只可接受unsigned long long或者const char*为其参数。
当unsigned long long无法容纳该字面量的时候，编译器会自动将该字面量转化为以\0为结束符的字符串，并调用以const char*为参数的版本进行处理。
[2] 如果字面量为浮点型数，则字面量操作符函数只可接受long double或者const char*为参数。const char*版本的调用规则同整型的一样（过长则使用const char*版本）。
[3] 如果字面量为字符串，则字面量操作符函数函数只可接受const char*, size_t为参数（已知长度的字符串）。
[4] 如果字面量为字符，则字面量操作符函数只可接受一个char为参数。
如下应用示例：
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 // 浮点数操作符 5 long double operator"" _mm(long double x) { return x / 1000; } 6 long double operator"" _m(long double x) { return x; } 7 long double operator"" _km(long double x) { return x * 1000; } 8 9 // 字符串操作符，第二个参数会自动推断为字符串的长度 10 size_t operator"" _len(char const*, size_t n) 11 { 12 return n; 13 } 14 15 // 原始字面量操作符1 16 char const* operator"" _r(char const* s) 17 { 18 return s; 19 } 20 21 // 原始字面量操作符2 22 string operator"" _rs(char const* s) 23 { 24 return 'x' + string(s) + 'y'; 25 } 26 27 int main() 28 { 29 cout << 1.0_mm << '\n'; // 0.001 30 cout << 1.0_m << '\n'; // 1 31 cout << 1.0_km << '\n'; // 1000 32 33 cout << "ABCDEFGH"_len << '\n'; // 8 34 35 cout << 12_r << '\n'; // 12 36 cout << 5_rs << '\n'; // x5y 37 }
5~7行：很简单不做解释。
10~13行：对于字符串相当有用，因为第二个参数会自动推断为字符串的长度。
16~19行：为原始字面量raw literal操作符。
22~25行：字面量的返回值没有被严格限定，完全可以提供相容类型的返回值。
good good study, day day up.
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