用于在任何基础中流式传输整数的自定义流操纵器

Question

例如，我可以使用十六进制的std::ostream对象输出整数

std::cout << std::hex << 0xabc; //prints `abc`, not the base-10 representation

所有基地都有通用的操纵器吗？ 就像是

std::cout << std::base(4) << 20; //I want this to output 110

如果有，那我就没有其他问题了。 如果没有，那我可以写一个吗？ 它不会要求我访问std::ostream私有实现细节吗？

请注意，我知道我可以编写一个函数，它接受一个数字并将其转换为一个字符串，该字符串是任何基数中该数字的表示。 或者我可以使用已经存在的。 我问的是自定义流操纵器 - 它们可能吗？

提前致谢

Answer 1

您可以执行以下操作。 我已经评论了代码来解释每个部分正在做什么，但基本上它是这样的：

• 创建一个“操纵器”结构，使用xalloc和iword在流中存储一些数据。
• 创建一个自定义num_put facet，用于查找操纵器并应用操作。

这是代码......

编辑：请注意，我不确定我在这里正确处理了std::ios_base::internal标志 - 因为我实际上并不知道它的用途。

编辑2：我发现了std::ios_base::internal的用途，并更新了代码来处理它。

编辑3：添加了对std::locacle::global的调用，以显示默认情况下如何使所有标准流类支持新的流操纵器，而不是必须imbue它们。

#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <climits>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <locale>

namespace StreamManip {

// Define a base manipulator type, its what the built in stream manipulators
// do when they take parameters, only they return an opaque type.
struct BaseManip
{
    int mBase;

    BaseManip(int base) : mBase(base)
    {
        assert(base >= 2);
        assert(base <= 36);
    }

    static int getIWord()
    {
        // call xalloc once to get an index at which we can store data for this
        // manipulator.
        static int iw = std::ios_base::xalloc();
        return iw;
    }

    void apply(std::ostream& os) const
    {
        // store the base value in the manipulator.
        os.iword(getIWord()) = mBase;
    }
};

// We need this so we can apply our custom stream manipulator to the stream.
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const BaseManip& bm)
{
    bm.apply(os);
    return os;
}

// convience function, so we can do std::cout << base(16) << 100;
BaseManip base(int b)
{
    return BaseManip(b);
}

// A custom number output facet.  These are used by the std::locale code in
// streams.  The num_put facet handles the output of numberic values as characters
// in the stream.  Here we create one that knows about our custom manipulator.
struct BaseNumPut : std::num_put<char>
{
    // These absVal functions are needed as std::abs doesnt support 
    // unsigned types, but the templated doPutHelper works on signed and
    // unsigned types.
    unsigned long int absVal(unsigned long int a) const
    {
        return a;
    }

    unsigned long long int absVal(unsigned long long int a) const
    {
        return a;
    }

    template <class NumType>
    NumType absVal(NumType a) const
    {
        return std::abs(a);
    }

    template <class NumType>
    iter_type doPutHelper(iter_type out, std::ios_base& str, char_type fill, NumType val) const
    {
        // Read the value stored in our xalloc location.
        const int base = str.iword(BaseManip::getIWord());

        // we only want this manipulator to affect the next numeric value, so
        // reset its value.
        str.iword(BaseManip::getIWord()) = 0;

        // normal number output, use the built in putter.
        if (base == 0 || base == 10)
        {
            return std::num_put<char>::do_put(out, str, fill, val);
        }

        // We want to conver the base, so do it and output.
        // Base conversion code lifted from Nawaz's answer

        int digits[CHAR_BIT * sizeof(NumType)];
        int i = 0;
        NumType tempVal = absVal(val);

        while (tempVal != 0)
        {
            digits[i++] = tempVal % base;
            tempVal /= base;
        }

        // Get the format flags.
        const std::ios_base::fmtflags flags = str.flags();

        // Add the padding if needs by (i.e. they have used std::setw).
        // Only applies if we are right aligned, or none specified.
        if (flags & std::ios_base::right || 
            !(flags & std::ios_base::internal || flags & std::ios_base::left))
        {
            std::fill_n(out, str.width() - i, fill);
        }

        if (val < 0)
        {
            *out++ = '-';
        }

        // Handle the internal adjustment flag.
        if (flags & std::ios_base::internal)
        {
            std::fill_n(out, str.width() - i, fill);
        }

        char digitCharLc[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        char digitCharUc[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

        const char *digitChar = (str.flags() & std::ios_base::uppercase)
            ? digitCharUc
            : digitCharLc;

        while (i)
        {
            // out is an iterator that accepts characters
            *out++ = digitChar[digits[--i]];
        }

        // Add the padding if needs by (i.e. they have used std::setw).
        // Only applies if we are left aligned.
        if (str.flags() & std::ios_base::left)
        {
            std::fill_n(out, str.width() - i, fill);
        }

        // clear the width
        str.width(0);

        return out;
    }

    // Overrides for the virtual do_put member functions.

    iter_type do_put(iter_type out, std::ios_base& str, char_type fill, long val) const
    {
        return doPutHelper(out, str, fill, val);
    }

    iter_type do_put(iter_type out, std::ios_base& str, char_type fill, unsigned long val) const
    {
        return doPutHelper(out, str, fill, val);
    }
};

} // namespace StreamManip

int main()
{
    // Create a local the uses our custom num_put
    std::locale myLocale(std::locale(), new StreamManip::BaseNumPut());

    // Set our locacle to the global one used by default in all streams created 
    // from here on in.  Any streams created in this app will now support the
    // StreamManip::base modifier.
    std::locale::global(myLocale);

    // imbue std::cout, so it uses are custom local.
    std::cout.imbue(myLocale);
    std::cerr.imbue(myLocale);

    // Output some stuff.
    std::cout << std::setw(50) << StreamManip::base(2) << std::internal << -255 << std::endl;
    std::cout << StreamManip::base(4) << 255 << std::endl;
    std::cout << StreamManip::base(8) << 255 << std::endl;
    std::cout << StreamManip::base(10) << 255 << std::endl;
    std::cout << std::uppercase << StreamManip::base(16) << 255 << std::endl;

    return 0;
}

Answer 2

定制操纵器确实是可能的。 例如，请参阅此问题 。 我对通用基地的任何特定基础都不熟悉。

Answer 3

你真的有两个不同的问题。 我认为你问的那个是完全可以解决的。 不幸的是，另一个则不那么重要了。

分配和使用流中的一些空间来保持某些流状态是一个预见的问题。 Streams有几个成员（ xalloc ， iword ， pword ），可以让你在流中的数组中分配一个点，并在那里读/写数据。 因此，流操纵器本身是完全可能的。 您基本上使用xalloc在流的数组中分配一个点以保存当前基数，以便插入运算符在转换数字时使用。

为此，我没有看到一个解决方案的问题是相当简单：标准库中已经提供了一个operator<<插入一个int成流，这显然不知道你的假设数据，以保持转换的基础。 你不能重载它，因为它需要与现有签名完全相同的签名，所以你的重载将是模糊的。

但是， int ， short等的重载是重载的成员函数。 我想如果你想要足够严重，你可以使用模板来重载operator<< 。 如果我没记错的话，那就像图书馆提供的那样，甚至与非模板功能完全匹配也是首选。 你仍然违反规则，但如果你把这样的模板放在命名空间std中，那么它至少有一些机会可以运行。

Answer 4

我试图编写代码，并且它有一些限制。 它本身不是流操纵者，因为根本不可能，正如其他人所指出的那样（特别是@Jerry）。

这是我的代码：

struct base
{
   mutable std::ostream *_out;
   int _value;

   base(int value=10) : _value(value) {}

   template<typename T>
   const base& operator << (const T & data) const
   {
        *_out << data;
        return *this;
   }
   const base& operator << (const int & data) const
   {
        switch(_value)
        {
            case 2:  
            case 4:  
            case 8:  return print(data);
            case 16: *_out << std::hex << data; break;
            default:  *_out << data; 
        }
        return *this;
   }
   const base & print(int data) const
   {
        int digits[CHAR_BIT * sizeof(int)], i = 0;
        while(data)
        {
             digits[i++] = data % _value;  
             data /= _value;
        }
        while(i) *_out << digits[--i] ;
        return *this;
   }
   friend const base& operator <<(std::ostream& out, const base& b)   
   {
       b._out = &out;
       return b;
   }
};

这是测试代码：

int main() {
   std::cout << base(2) << 255 <<", " << 54 << ", " << 20<< "\n";
   std::cout << base(4) << 255 <<", " << 54 << ", " << 20<< "\n";
   std::cout << base(8) << 255 <<", " << 54 << ", " << 20<< "\n";
   std::cout << base(16) << 255 <<", " << 54 << ", " << 20<< "\n";
}

输出：

11111111, 110110, 10100
3333, 312, 110
377, 66, 24
ff, 36, 14

在线演示： http ： //www.ideone.com/BWhW5

限制：

• 基地不能改变两次。 所以这将是一个错误：

   std::cout << base(4) << 879 << base(8) << 9878 ; //error 

• 使用base后，不能使用其他操纵器：

   std::cout << base(4) << 879 << std::hex << 9878 ; //error std::cout << std::hex << 879 << base(8) << 9878 ; //ok 

• 使用base后不能使用std::endl ：

   std::cout << base(4) << 879 << std::endl ; //error //that is why I used "\\n" in the test code. 

Answer 5

我不认为语法可以用于任意流（使用操纵器，@ gigantt链接一个显示一些替代非操纵器解决方案的答案）。 标准操纵器仅设置在流内实现的选项。

OTOH，你当然可以使这个语法工作：

std::cout << base(4, 20);

其中base是一个提供流插入操作符的对象（不需要返回临时string ）。