C++如何不使用字符串实现NumBase类按指定进制自定义初始化对象

可行性结论 #

• 第一种NumBase<N> num = 字面量、第三种NumBase<N> num(字面量)写法可以实现
• 第二种NumBase(8) num = 字面量写法不符合C++语法规则，完全无法实现，原因是模板参数必须在编译期确定，不能通过运行期传入的圆括号参数动态指定类型

核心前置限制 #

C++原生不支持无0x前缀的16进制字面量，也不支持12进制这类自定义进制的字面量解析，你示例中23F13A47、2312A47这类不带前缀/后缀的写法会被编译器识别为未定义标识符，无法直接编译，必须通过自定义用户定义字面量（UDL） 加后缀的方式，或者宏包裹的方式实现字面量解析。

具体实现代码（C++20及以上版本支持） #

1. 编译期字面量解析工具与自定义字面量 #

#include <utility>

// 编译期解析任意进制数字序列
template<char... Chars>
constexpr unsigned long long parse_num(int base) {
    unsigned long long res = 0;
    auto cvt = [](char c) -> int {
        if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0';
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') return 10 + c - 'A';
        if (c >= 'a' && c <= 'z') return 10 + c - 'a';
        __builtin_unreachable();
    };
    ((res = res * base + cvt(Chars)), ...);
    return res;
}

// 各进制自定义字面量，后缀以下划线开头符合C++UDL规则
template<char... Chars>
constexpr auto operator""_b8() { return parse_num<Chars...>(8); }
template<char... Chars>
constexpr auto operator""_b10() { return parse_num<Chars...>(10); }
template<char... Chars>
constexpr auto operator""_b16() { return parse_num<Chars...>(16); }
template<char... Chars>
constexpr auto operator""_b12() { return parse_num<Chars...>(12); }

2. NumBase模板类实现 #

template<int Base>
class NumBase {
    unsigned long long val;
public:
    // 接受解析后数值的构造函数，explicit可阻止隐式转换，按需开启
    /* explicit */ constexpr NumBase(unsigned long long v) : val(v) {}

    // 示例成员函数：获取存储的数值
    constexpr unsigned long long get() const { return val; }
};

3. 使用示例 #

// 第一种初始化写法：拷贝初始化
NumBase<8> Num1 = 2312347_b8;
NumBase<10> Num2 = 23123479_b10;
NumBase<16> Num3 = 23F13A47_b16;
NumBase<12> Num4 = 2312A47_b12;

// 第三种初始化写法：直接初始化
NumBase<8> Num1_(2312347_b8);
NumBase<10> Num2_(23123479_b10);
NumBase<16> Num3_(23F13A47_b16);
NumBase<12> Num4_(2312A47_b12);

所有初始化过程均无字符串入参，字面量解析全部在编译期完成，运行期无额外开销。
如果完全不能接受字面量加后缀，可改用宏实现，将字面量转为编译期字符串解析，用法为NumBase<16> Num3 = NUM(23F13A47,16)，同样满足无字符串入参要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alireza_mky