С++ 17 Назначение std::from_chars и std::to_chars?

Все эти ранее существовавшие методы должны были работать на основе так называемой локали. Локаль — это в основном набор параметров форматирования, которые определяют, например, какие символы считаются цифрами, какой символ использовать для десятичной точки, какой разделитель тысяч использовать и так далее. Однако очень часто вам это не нужно. Если вы просто, например, читаете файл JSON, вы знаете, что данные отформатированы определенным образом, нет причин искать, должна ли '.' быть десятичной точкой или нет каждый раз, когда вы ее видите. Новые функции, представленные в <charconv>, в основном жестко закодированы для чтения и записи чисел на основе форматирования, установленного для локали C по умолчанию. Нет возможности изменить форматирование, но поскольку форматирование не обязательно должно быть гибким, оно может быть очень быстрым…

std::stringstream — чемпион в тяжелом весе. Он принимает во внимание такие вещи, как пропитанная локаль потока, и его функциональность включает в себя такие вещи, как создание сторожевого объекта на время форматированной операции, чтобы иметь дело с проблемами, связанными с исключениями. Операции форматированного ввода и вывода в библиотеках C++ имеют репутацию быть тяжеловесным и медленным.

std::to_string менее интенсивен, чем std::istringstream, но все же возвращает std::string, конструкция которого, вероятно, включает динамическое распределение (менее вероятно с современными методами оптимизации коротких строк, но все же вероятно). И в большинстве случаев компилятору по-прежнему необходимо генерировать все многословие на месте вызова для поддержки объекта std::string, включая его деструктор.

std::to_chars спроектированы так, чтобы занимать как можно меньше места. Вы предоставляете буфер, и std::to_chars делает очень мало, кроме фактического форматирования числового значения в буфер, в определенном формате, без каких-либо соображений, специфичных для локали, с единственными накладными расходами на обеспечение достаточного размера буфера. Код, использующий std::to_chars, не требует динамического распределения.

std::to_chars также немного более гибок с точки зрения параметров форматирования, особенно со значениями с плавающей запятой. std::to_string не имеет параметров форматирования.

std::from_chars также является легковесным синтаксическим анализатором, которому не нужно выполнять какое-либо динамическое распределение и не нужно жертвовать электронами для решения проблем локали или накладных расходов на потоковые операции.

to/from_chars разработаны как элементарные функции преобразования строк. У них есть два основных преимущества перед альтернативами.

1. Они намного легче по весу. Они никогда не выделяют память (вы выделяете память для них). Они никогда не бросают исключений. Они также никогда не смотрят на локаль, что также повышает производительность.

   По сути, они разработаны таким образом, что на уровне API невозможно иметь более быстрые функции преобразования.

   Эти функции могут быть даже constexpr (это не так, хотя я не уверен, почему), в то время как более тяжелые версии с выделением и/или выбрасыванием не могут.

2. У них есть явные гарантии возврата. Если вы преобразуете float/double в строку (без указанной точности), реализация будет требуется, чтобы сделать так, чтобы взятие этой точной последовательности символов и преобразование ее обратно в float/double давало значение бинарно-идентичный. Вы не получите эту гарантию от snprintf, stringstream или to_string/stof.

   Однако эта гарантия хороша только в том случае, если вызовы to_chars и from_chars используют одну и ту же реализацию. Таким образом, вы не можете ожидать отправки строки через Интернет на какой-либо другой компьютер, который может быть скомпилирован с другой реализацией стандартной библиотеки и получить то же самое float. Но это дает вам гарантии сериализации на компьютере.