为C++添加短字符串的switch

介绍

这篇文章描述了一种在C++中对短字符串（长度为4以内）进行switch-case操作的尝试，如同整型值那样，以此避免因字符串匹配带来的开销，稍微提高运行效率。

　　先提一个简单的问题，如果有一个庞大的字符串数组，然后给你一个单独的字符串，让你从这个数组中查找是否有这个字符串并找到它，你会怎么做?

背景

如大家所知，C++并不支持对字符串（单字符还是支持的）做switch case的分支操作，因为switch的表达式只支持整型值或可转化为整型值的类型。既然switch case不能用了，那可选的方案就只剩下if-else、map、hash（或还有其他，望告知），先分别对这三种方案做个简要说明。

if-else，如果字符串的可能值只有三种或三种以下，那么这也是个不错的选择，代码简单，易读，至于效率嘛，顶多也就做3次的字符串比较；可要是字符串的可能值不止3种，比如数10种，那么这种方案就不太胜任了，最糟的情况下，字符串比较可能要贯穿整个if判断，这种代码常见于新手。

map（或者叫Dictionary），得益于boost和c++11的function库，通过key-value的方式，将“字符串-functor”进行一一匹对，分支选择依赖于map查找的返回项（functor），相对于if-else 而言，平均效率提高了，而且代码看起来也好一些，添加新的字符串时，只需在map初始化时加入即可，为此付出的代价就只是map存储的内容开销了，这也算是空间换时间的一种方式吧。

hash，应该是这三种当中最高效的了，几乎就相当于整型值的switch-case操作了，先对字符串hash，然后每个case分支都是匹配字符串的hash值。由于switch-case的特性，case表达式必须是个constant-expression，即不能依赖于运行时计算原字符串的hash值，编译器不答应，所以只能对每个可能字符串先计算好hash值，这种代码必须写上原字符串作为注释，这样的代码看起来很怪异，就像是这样的：

int hash_val = hash_func(str);
switch(hash_val)
{
case hash_option1:    break;	// "abcd"
case hash_option2:    break;	// "abdc"
case hash_option3:    break;	// "acbd"
case hash_option4:    break;	// "acdb"
}

那么，克服hash这个方案所存在的问题，尽量使它达到switch-case的“功效”，是这个实验的目的。

实现

从上面的代码片段可看出，只要有办法能够让字符串“abcd”在编译期自动计算出hash值，那么这个方案就可行了。那如何将字符串自动转换为整型值呢？宏定义？？？与字符串相关的宏定义有“#”这么一个符号，或许它能帮上忙，google之，果然，除了“##”、“#”、之外，还有“#@”这么一种组合，将标记转换为字符，如

#define makechar(x)  #@x
 
char a;
a = makechar(b);
bool is_equal = (a == 'b');    // is_equal 值为true

尝试一下多个字符makechar(abc)，编译、调试后发现abc被按字节“或”到整型值，那接下来只需将待匹配的字符串也按同样的方式“转化”为整型值就行了，直接贴代码了：

template<typename T>
	T copy_str_to(T& dest, const char* str)
	{
		int len = (int)strlen(str);
		for (int i = len - 1; i >= 0; --i)
			*(((char*)&dest) + (len - i - 1)) = str[i];
		return dest;
	}

	template<typename T>
	T copy_wstr_to(T& dest, const wchar_t* str)
	{
		int len = (int)wcslen(str);
		for (int i = len - 1; i >= 0; --i)
			*(((char*)&dest) + (len - i - 1)) = (char)str[i];
		return dest;
	}

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	template<typename T>
	struct cat_str_to
	{
		template<typename char_type>
		static T go(const char_type* psz)
		{
			T dest;
			return copy_str_to(dest, psz);
		}

		template<>
		static T go<wchar_t>(const wchar_t* psz)
		{
			T dest;
			return copy_wstr_to(dest, psz);
		}
	};

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	template<short cvt>
	struct _case_cvtr_2{static const short value = cvt;};

	template<int cvt>
	struct _case_cvtr_4{static const int value = cvt;};

//--------------------------usage--------------------------//
#define str_switch_2(str)	switch(cat_str_to<short>::go(str))
#define str_case_2(a)		case _case_cvtr_2<#@a>::value

#define str_switch_4(str)	switch(cat_str_to<int>::go(str))
#define str_case_4(a)		case _case_cvtr_4<#@a>::value
//--------------------------usage--------------------------//

使用

#define SWITCH	str_switch_4
#define CASE str_case_4

SWITCH	(str)
{
CASE(abc)
	break;
CASE(abcd)
	break;
CASE(db)
	break;
default:
	break;
}