C++字符串格式化库：CPPFormatLibrary

      这个是很久之前写的，去年总结了一下，将其单独提取出来，作为一个开源库放到了GitHub上，然而CPPFormat之类的名字都已经被抢注了，结果只好注册了一个这么蛋疼的名字：CPPFormatLibrary，以下简称FL。

      首先介绍一下这是个什么东西。我们知道，在C++当中要进行格式化字符串，通常采用的是C库函数sprintf或者C++的stringstream，然而两者都有自己的问题，比如C库函数的类型安全问题，sprintf当参数不足，或者参数类型与格式化字符不符是都会发生错误，导致崩溃；而stringstream的效率又明显不行。除此之外，我么还知道boost库有format可以用，然而它效率不高。另外还有国外的大神写过fastformat库，地址：http://fastformat.sourceforge.net/ 。它的问题在于过于庞大，集成不方便，会引入太多你并不需要的东西；同时，它也并未将性能发挥到极限。我写这个FL库最初的灵感也来自于fastformat，也特别感谢它。

      FL与fastformat一样，都致力于解决前面所描述的C++字符串格式化的各种问题，最终采用的方案是.net方案，关于.net的格式化字符串，可以看这篇文章：http://www.cnblogs.com/zyh-nhy/archive/2007/10/11/921240.html  与fastformat想比，FL移除了一些并没有什么用的功能，并进行了功能增强，比如fastformat并不支持{0,5}这样的更细的描述，而FL支持。当然fastformat与FL都没有完全覆盖.net的format，也就是说并不完全等同于.net的格式化，部分功能并未得到支持。

      下面是FL中的测试代码，这个代码展示了最基本的格式化功能：

// Test
#include "Format.hpp"

#include "Format/ProgressTimer.hpp"

#define TEST_PERFORMANCE_IN_TOOLS 0

using namespace FormatLibrary;

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void TestProfile()
{
    const int TEST_COUNT = 100000;

    {
        Profile::ProgressTimer Timer("FL");

        for (int i = 0; i < TEST_COUNT; ++i)
        {
            string str;
            StandardLibrary::FormatTo(str, "{0}--#--{1,8}--#--{2}", 100, -40.2f, " String ");
            StandardLibrary::FormatTo(str, "{0}--#--{1,8}--#--{1}", 100, -40.2f);
            StandardLibrary::FormatTo(str, "{0}--#--{1,8}--#--{3}", 100, -40.2f, std::string("xxx"));
        }
    }

#if !FL_COMPILER_MSVC
#define sprintf_s sprintf
#endif

#if !TEST_PERFORMANCE_IN_TOOLS
    {
        Profile::ProgressTimer Timer("CL");

        for (int i = 0; i < TEST_COUNT; ++i)
        {
            string str;
            char szBuf[64];
            sprintf_s(szBuf, "%d--#--%8.2f--#--%s", 100, -40.2f, " String ");
            str = szBuf;
            sprintf_s(szBuf, "%d--#--%8.2f--#--%f", 100, -40.2f, 0.0f);
            str = szBuf;
            sprintf_s(szBuf, "%d--#--%8.2f--#--%%f", 100, -40.2f);
            str = szBuf;
        }
    }
#endif
}

#if FL_PLATFORM_HAS_CPP11 && (FL_COMPILER_MSVC||FL_PLATFORM_MACOS)
#include <thread>

void TestProfileMultiThread()
{
    std::thread t0( TestProfile );
    std::thread t1( TestProfile );
    std::thread t2( TestProfile );

    t0.join();
    t1.join();
    t2.join();
}
#endif

int main()
{
    StandardLibrary::STLGlobalPatternStorageA Storage;
    Utility::TAutoString<char> TestStr;

    const char* pszTest = "{0},xxxd{1:d2}={2,3:d2} !! {{}} {0,-5:d8}";
    Storage.LookupPatterns(pszTest, strlen(pszTest));

    std::string str;
    StandardLibrary::FormatTo(str, "test{0}", 10);

    StandardLibrary::FormatTo(str, "{0}", char('c'), short(2));

#if FL_COMPILER_MSVC
    StandardLibrary::FormatTo(str, "0x{0:x}", 100, DWORD(100));
#endif

    std::wstring wstr;
    StandardLibrary::FormatTo(wstr, L"Test{1}, {2:f4}, {0}, {0,4}", L" X ", 20, -10.005f);

    cout << str << endl;
    wcout << wstr << endl;

    TestProfile();
    
#if FL_PLATFORM_HAS_CPP11 && (FL_COMPILER_MSVC||FL_PLATFORM_MACOS)
    TestProfileMultiThread();
#endif

    return 0;
}

Windows Visual Studio 2013 Release下的输出：

0x64
Test20, -10.0050,  X ,  X
0x64
Test20, -10.0050,  X ,  X
1920 FLElapse:0.0762746
1920 CLElapse:0.269722
1636 FLElapse:0.0756153
7732 FLElapse:0.0766446
7956 FLElapse:0.0762051
7956 CLElapse:0.285714
1636 CLElapse:0.288648
7732 CLElapse:0.289193

Mac Xcode Release:

99
Test20, -10.0050,  X ,  X 
18446744073709551615 FLElapse:0.0901681
18446744073709551615 CLElapse:0.19329
18446744073709551615 FLElapse:0.147378
18446744073709551615 FLElapse:0.150375
18446744073709551615 FLElapse:0.153342
18446744073709551615 CLElapse:0.303508
18446744073709551615 CLElapse:0.308418
18446744073709551615 CLElapse:0.307407

     这只是一个简单的测试，结果并不能覆盖所有情况，然而可以明确的是，FL在提供了：编译期类型安全检查，不定参数，多线程支持，可重入，可乱序等功能的前提下，并不会比C库函数sprintf慢。因此可以认为在使用C++的情况下，始终应该使用FL代替传统的各种格式化字符串的方式以获取更好更安全的代码。

     FL被设计成Header Only的库，这样用起来就更方便了，只需要简单的包含Format.hpp头文件即可获取到所有的功能。同时针对C++ 11做了专门的优化，使得在支持C++ 11的编译器上可以取得更快的运行速度，这是其它库无法比拟的。

     如果你使用的是STL的字符串string或者wstring，那么FL已经内置了对应的支持，所有的适配器都已经默认提供。假如你不是使用的STL，比如UnrealEngine中使用的FString，那么你也可以非常容易的集成FL到自己的项目中。UnrealEngine的FString在集成了FL之后，会多出一个静态的FormatTo函数和一个Format成员函数，它们可以用于使用.net风格产生一个字符串或者直接格式化自己。在项目中也可以找到UnrealEngine的集成代码，非常简单。

     FL已经成功使用Visual Studio，XCode和Codeblocks with gcc进行编译，并支持windows，macos，linux，ios等平台。已经成功用于多个项目。

     项目地址：https://github.com/sczybt/CPPFormatLibrary

     使用git Clone地址：https://github.com/sczybt/CPPFormatLibrary.git

     你也可以直接Download zip

     另外，一个代码库不可能没有bug，如果你发现了问题，可以将测试用例发给我，我会修复之。欢迎大家来使用。

     接下来我会针对这个库提供更多的说明和指导文档。

2015.10.15

CPPFormatLibary提升效率的优化原理

关于优化策略的相关讨论：http://www.cnblogs.com/bodong/p/4800340.html