十六进制转字符串_C++中输出十六进制形式字符串的教程

时间:2020-12-18  来源:网络相关  阅读:

前言

在进行 i18n 相关的开发时,经常遇到字符编码转换的错误。这时如果能把相关字符串用十六进制的形式打印出来,例如,"abc" 输出成 "\\x61\\x62\\x63" 这对于 i18n 的除错来说是很有帮助的。Python 里面,只需要使用repr()函数就行了。可在 C++ 中如何做到这点呢?

下面是用 ostream 的格式化功能的一个简单的实现:

std::string get_raw_string(std::stringconst& s) {  std::ostringstream out;  out <<"\"";  out << std::hex;  for(std::string::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it)  {  out <<"\\x"<< *it;  }  out <<"\"";  returnout.str(); }

看上去简单直接,但很可惜这段代码不能实现我们的意图。它还是按字面输出了每个字符。可我们明明指定了使用 std::hex 来格式化输出啊!?问题原来是出在 std::hex 只是一个针对整数类型的输出格式设置,当输出字符类型时,C++ 流还是按照字面输出。到 ostream 的文档去细查才知,原来 C++ 标准输出流对于格式化输出的控制很弱,只能提供有限的几种格式定制,而且大部分都是针对整数和浮点数类型的,对于字符类型完全没有参数可以控制。有点讽刺的是, ostream 利用了 C++ 的函数重载和强类型机制做到了在表达力不输于 C 的同时,又杜绝了臭名昭著的 printf 带来的无穷的麻烦,大大增加了安全。可在这里,强类型安全反而是我们达到目的的障碍:我就是想让 ostream 把字符当成整数打印啊!还好,C++ 还有类型强转这招可以让我们绕过强类型匹配这道安全闸门:

out << std::hex <<"\\x"<(*it);

好了,这下字符都按整数来输出了,而 std::hex 又指示 ostream 用十六进制表示去输出整数。问题解决了。且慢,为什么输出 UTF-8 中文编码的时候会变成这样:

"\xffffffe4\xffffffb8\xffffffad"// get_raw_string("中")

这么多的 F word 太影响市容了。能不能把它们去掉?其实原因在于,我们输出的是强制类型转换成 int 的整形数值,而 int 是 32 bit 长,所以会多出前面这么多位来。如果要去掉,只要转成 8 bit 的整数不就行了吗。可惜 C/C++ 中没有 8 bit 的整数,你唯一能做到的是

typedefcharint8_t;

可是用这样得来的 int8_t 去转也还是不行,因为在 C++ 中,typedef 并没有产生一个新的类型,而只是定义了一个原来类型的别名。而这个别名是不参与到函数重载的匹配计算当中的。换言之,ostream 说了,别以为你披上件 int8_t 的马甲我就不认识你了,我还是把你当 char 来输出。此路不通!

那我们就放弃利用 ostream 了吗?且慢,其实 ostream 默认是不会输出前面的 0 的,那只要把最后 8 bit 之前的位都抹成 0 不就能达到我们的要求了吗。

好了,下面就是无错最终版:

std::string get_raw_string(std::stringconst& s) {  std::ostringstream out;  out <<"\"";  out << std::hex;  for(std::string::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it)  {  // AND 0xFF will remove the leading "ff" in the output,  // So that we could get "\xab" instead of "\xffab"  out <<"\\x"<< (static_cast(*it) & 0xff);  }  out <<"\"";  returnout.str(); }

经历了几番波折,终于成功利用了 ostream 提供的十六进制输出的功能实现了打印字符串十六进制的功能。其实细究起来,之所以那么绕,还是因为 ostream 本身在格式化输出控制方面太弱了。进一步的,C++ 里还有更好的工具做这件事吗?boost::format看起来象是,但它依然不能正确处理我们上面遇到的两难境地。好在,另一个 boost 库给出了合适的答案:boost::spirit::karma

Karma 是boost::spirit库的一部分。大家可能比较熟悉的是用 spirit 库做 parser 来解析字符串。而 spirit 通过 Karma 提供的功能就恰好相反,它是专门用来将 C++ 数据结构格式化为字符流的。

我们恰好就需要它,下面就是用 karma 库重写的代码:

template boolgenerate_raw(OutputIterator sink, std::string s) {  usingboost::spirit::karma::hex;  usingboost::spirit::karma::generate;    returngenerate(sink,"\""<< *("\\x" << hex) <<"\"", s); }   std::string get_raw_string_k(std::stringconst& s) {  std::string result;  if(!generate_raw(std::back_inserter(result), s))  {  throwstd::runtime_error("parse error");  }    returnresult; }

这里面最主要就是利用了 karma 内置的一个输出模块karam::hex来帮我们完成工作,而这个 hex 是一个多态的生成器。它不象 ostream 的类型重载,只能针对某些类型输出 hex 格式,而是针对所有类型都能输出 hex 格式,包括 char 。还有一个优点,代码的表达力更强了,输出的格式完全在一行代码中体现:

// 输出格式为 "\x61\x62\x63",方便直接贴到 python 或 C++ 的代码中 "\""<< *("\\x" << hex) <<"\""

如果想要改变输出格式,只需要改这行代码即可,例如:

// 输出格式变为 "0x61 0x62 0x63 " "\""<< *("0x" << hex << "") <<"\""

那么效率方面有没有任何性能损失呢?下面是一段测试代码,分别用两种算法转换相同的字符串:

#include "boost/test/unit_test.hpp" #include "boost/../libs/spirit/optimization/measure.hpp" #include "string.hpp" // The function for test   staticstd::stringconstmessage ="hex output performance test data 中文";   structusing_karma : test::base {  voidbenchmark()  {  this->val += get_raw_string_c(message).size();  } };   structusing_ostream : test::base {  voidbenchmark()  {  this->val += get_raw_string(message).size();  } };   BOOST_AUTO_TEST_CASE(TestStringPerformance) {  BOOST_SPIRIT_TEST_BENCHMARK(  100,  (using_karma)  (using_ostream)  );    BOOST_CHECK_NE(0, live_code); }

下面是运行的结果,分别是两种算法需要的时间,值越小越好:

算法 耗时(s) karma 6.97 ostream 14.24

可能出乎意料,大致来说 karma 比 ostream 快了一倍。这也与 spirit 官方给出的性能数据差不多。这里的函数返回值是通过std::string值拷贝返回的,消耗了不少时间,如果纯从格式化输出来说,猜测 karma 的性能优势只会更大。另一份测试 表明,karma 应该是 C/C++ 里面你能找到的速度最快的格式化字符流方案了。

 

十六进制转字符串_C++中输出十六进制形式字符串的教程

http://m.bbyears.com/jiaocheng/117186.html

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