为C++的switch添加case的字符串匹配

C++标准中的switch是不能够实现字符串的case匹配的，但是往往我们也有这个需求，来实现一下。

我们需要实现的结果如下：

switch("123"){
    case "123":{
        // ...
        break;
    }
    case "456":{
        // ...
        break;
    }
    // ...
    default:{
        // ...
        break;
    } 
}

直接匹配字符串是不行的，C++中case只可以匹配a constant expression of the same type as the type of condition after conversions and integral promotions，所以在这里我需要把字符串转换为一个字面值整数从而进行case匹配。

将字符串转换为数字可以使用HASH(Wikipedia - hash function)方式来计算，在这里我使用的Hash算法是Chromium中计算string字符串hash值的算法(Chromium - string_piece.h)。

Hash计算部分代码如下:

// Hashing ---------------------------------------------------------------------

// We provide appropriate hash functions so StringPiece and StringPiece16 can
// be used as keys in hash sets and maps.

// This hash function is copied from base/strings/string16.h. We don't use the
// ones already defined for string and string16 directly because it would
// require the string constructors to be called, which we don't want.
#define HASH_STRING_PIECE(StringPieceType, string_piece)         \
  std::size_t result = 0;                                        \
  for (StringPieceType::const_iterator i = string_piece.begin(); \
       i != string_piece.end(); ++i)                             \
    result = (result * 131) + *i;                                \
  return result;

struct StringPieceHash {
  std::size_t operator()(const StringPiece& sp) const {
    HASH_STRING_PIECE(StringPiece, sp);
  }
};
struct StringPiece16Hash {
  std::size_t operator()(const StringPiece16& sp16) const {
    HASH_STRING_PIECE(StringPiece16, sp16);
  }
};

我们需要用到的也就是HASH_STRING_PIECE这个宏定义代码。

在C++11特性中，我们可以使用constexpr(具体内容参照文章末尾链接)来定义一个constexpr函数，switch的case标签处调用这个constexpr函数。

这里我写了一个递归来实现上面的hash计算算法：

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constexpr size_t HASH_STRING_PIECE(const char *string_piece,size_t hashNum=0){
    return *string_piece?HASH_STRING_PIECE(string_piece+1,(hashNum*131)+*string_piece):hashNum;
}

此时在switch中就可以这么写:

switch(HASH_STRING_PIECE("123")){
    case HASH_STRING_PIECE("123"):{
    	cout<<"123"<<endl;
    	break;
    }
    case HASH_STRING_PIECE("456"):{
    	cout<<"456"<<endl;
    	break;
   	}
}

为了更方便我们可以重载一个""操作符来方便我们使用，而不是每次都直接调用HASH_STRING_PIECE这个函数，也是为了更符合case的使用规范。

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constexpr size_t operator "" _HASH(const char *string_pice,size_t){
    return HASH_STRING_PIECE(string_pice);
}

然后就可以这么用了:

switch(HASH_STRING_PIECE("123")){
    case "123"_HASH:{
    	cout<<"123"<<endl;
    	break;
    }
    case "456"_HASH:{
    	cout<<"456"<<endl;
    	break;
    }
}

直接使用标准库string调用的话可以再写这么一个函数：

size_t CALC_STRING_HASH(const string& str){
  	// 获取string对象得字符串值并传递给HAHS_STRING_PIECE计算，获取得返回值为该字符串HASH值
    return HASH_STRING_PIECE(str.c_str());
}

然后直接传入string对象的话可以调用CALC_STRING_HASH函数:

int main(int argc,char* argv[])
{
    cout<<"switch list in \"123\"/\"456\"/\"789\",Please input:";
    string input;
    cin>>input;
    switch(CALC_STRING_HASH(input)){
        case "123"_HASH:{
            cout<<"the case is 123"<<endl;
            break;
        }
        case "456"_HASH:{
            cout<<"the case is 456"<<endl;
            break;
        }
        case "789"_HASH:{
            cout<<"the case is 789"<<endl;
            break;
        }
        default:
            cout<<"Not found"<<endl;
            break;

    }
    return 0;
}

cppreference - constexpr
C++11FAQ - constexpr