C++如何自定义字面量(User-defined literals)?(代码示例)

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c++11引入用户定义字面量,通过constexpr函数operator””_后缀实现,支持整数(unsigned long long)、浮点(long double)、字符串(const char*, size_t)等类型,需在全局或命名空间定义。

C++如何自定义字面量(User-defined literals)?(代码示例)

C++11 引入了用户定义字面量(User-defined literals),允许你为自定义类型提供直观的字面量语法,比如 123_km"hello"_sv42.5_deg。关键在于定义一个带特定后缀的 字面量运算符(literal operator),编译器会自动调用它。

基本语法:如何声明字面量运算符

字面量运算符必须是 constexpr 函数(推荐),命名格式固定为:operator""_后缀。后缀名必须以字母开头,可含字母、数字、下划线,但不能是标准库已占用的(如 shms 等在 中已有定义)。

根据字面量类型,重载形式有几种:

  • 整数字面量unsigned long long 参数(如 123_km
  • 浮点字面量long double 参数(如 3.14_rad
  • 字符串字面量const char*, size_t(C 风格字符串)或 char...(字符包)
  • 字符字面量:单个 charwchar_tchar16_tchar32_tbool

示例1:距离单位——整数后缀 _km_m

定义一个 Distance 类,并支持 10_km 这样的写法:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

struct Distance {     double meters;     constexpr Distance(double m) : meters(m) {} }; 

constexpr Distance operator"" _km(unsigned long long val) { return Distance(static_cast(val) * 1000.0); }

constexpr Distance operator"" _m(unsigned long long val) { return Distance(static_cast(val)); }

// 使用: auto d1 = 5_km; // Distance{5000.0} auto d2 = 200_m; // Distance{200.0}

示例2:角度单位——浮点后缀 _deg

将度数自动转为弧度(double):

#include  

constexpr double operator"" _deg(long double deg) { return deg * 3.14159265358979323846L / 180.0L; }

// 使用: double theta = 90.0_deg; // ≈ 1.5708(π/2)

示例3:编译期字符串视图——"text"_sv

模拟 C++17 的 std::string_view 字面量(注意:C++17 已内置 ""s,但自定义可用于更语义化命名):

#include  

constexpr std::string_view operator"" _sv(const char* s, size_t len) { return std::string_view{s, len}; }

// 使用: auto sv = "hello world"_sv; // 类型是 std::string_view,无运行时开销

注意事项与技巧

  • 字面量运算符必须在全局命名空间或命名空间内定义(不能在类内部)
  • 若要支持模板化后缀(如 42_i 表示 int),需用 operator""_i + 模板参数,但标准不支持泛型后缀;常见做法是用不同后缀区分类型(如 _i_ui_l
  • 字符串字面量运算符中,const char* 版本接收的是静态存储期字符串,生命周期安全;char... 形式可用于编译期解析(如生成 std::Array
  • 所有参数和返回值应尽量用 constexpr,确保编译期求值

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