为何std::locale无法与std::u32string配合使用？

当你调用std::toupper(c, loc)处理char32_t类型字符时，函数会尝试从传入的locale中获取std::ctype<char32_t>类型的facet。但多数标准库实现（如GCC、Clang的默认配置）并未为自定义locale（例如el_GR.UTF-8）提供std::ctype<char32_t>的实例，因此std::use_facet<std::ctype<char32_t>>(loc)会抛出std::bad_cast异常。

而wchar_t类型能正常工作，是因为系统locale默认提供了适配宽字符编码的std::ctype<wchar_t>实现。

方案一：编码转换中转（跨平台兼容） #

将char32_t字符串转换为wchar_t字符串处理，完成后再转回char32_t。这种方式兼容性最好，适用于大多数平台：

#include <locale>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <codecvt>

int main() {
    auto loc = std::locale("el_GR.UTF-8");
    std::wstring wtest{L"πρόβλημα"};
    std::u32string utest{U"πρόβλημα"};

    // 处理wstring（原逻辑保留）
    auto toLower = [&](wchar_t c) { return std::tolower(c, loc); };
    std::transform(wtest.begin(), wtest.end(), wtest.begin(), toLower);

    // 处理u32string：转wstring处理后转回
    std::wstring_convert<std::codecvt_utf8<char32_t>, char32_t> converter;
    std::wstring temp_w = converter.from_bytes(converter.to_bytes(utest));
    std::transform(temp_w.begin(), temp_w.end(), temp_w.begin(), toLower);
    std::u32string processed_u = converter.from_bytes(converter.to_bytes(temp_w));
}

方案二：显式注入ctype<char32_t> facet（平台依赖） #

部分编译器（如GCC/Clang）支持显式实例化std::ctype<char32_t>，可以手动将该facet添加到locale中：

#include <locale>
#include <string>
#include <algorithm>

// 显式实例化std::ctype<char32_t>
template class std::ctype<char32_t>;

int main() {
    auto base_loc = std::locale("el_GR.UTF-8");
    // 创建包含ctype<char32_t>的新locale
    auto loc = std::locale(base_loc, new std::ctype<char32_t>);
    
    std::u32string utest{U"πρόβλημα"};
    auto toLower = [&](char32_t c) { return std::tolower(c, loc); };
    std::transform(utest.begin(), utest.end(), utest.begin(), toLower);
}

注意：该方式依赖编译器实现，MSVC等平台可能需要不同处理逻辑。

方案三：使用专业Unicode库（全面支持） #

如果需要更可靠的Unicode处理能力，推荐使用ICU库，它对多字符类型和locale的大小写转换支持更完善：

#include <unicode/uchar.h>
#include <string>
#include <algorithm>

int main() {
    std::u32string utest{U"πρόβλημα"};
    std::transform(utest.begin(), utest.end(), utest.begin(), [](char32_t c) {
        return u_tolower(c, "el_GR");
    });
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Argus Kos