fmtlib/fmt 中自定义分配器字符串格式化问题的分析与解决

在 C++ 标准库中，std::basic_string 是一个模板类，允许开发者通过模板参数自定义字符类型和分配器类型。然而，在使用 fmtlib/fmt 库进行格式化时，当字符串使用了自定义分配器（如 std::pmr::string），特别是在某些复合类型（如 std::tuple）中时，会出现编译失败的问题。

问题现象

当开发者尝试格式化以下三种情况时：

1. 直接格式化默认分配器的 std::string 元组 - 编译成功
2. 直接格式化 std::pmr::string - 编译成功
3. 格式化包含 std::pmr::string 的元组 - 编译失败

这表明 fmtlib 对带有自定义分配器的字符串支持存在局限性，特别是在嵌套类型场景下。

根本原因分析

通过查看 fmtlib 源码发现，库中只对默认分配器的 std::basic_string 进行了特化处理。具体来说，当前实现使用了 FMT_FORMAT_AS 宏来为 std::basic_string<Char> 提供格式化支持，将其视为 basic_string_view<Char>。

然而，对于使用非默认分配器的字符串类型（如 std::pmr::string，它是 std::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::pmr::polymorphic_allocator<char>> 的别名），这种特化并不适用。

解决方案

正确的解决方法是提供一个更通用的模板特化，能够处理任意分配器类型的 std::basic_string。具体实现应为：

template <typename Char, typename Traits, typename Alloc>
class formatter<std::basic_string<Char, Traits, Alloc>, Char>
    : public formatter<basic_string_view<Char>, Char> {};

这种实现方式：

1. 将字符类型(Char)、字符特性(Traits)和分配器(Alloc)都作为模板参数
2. 继承自 basic_string_view 的格式化器，保持一致的格式化行为
3. 适用于所有 std::basic_string 的特化版本

为什么部分情况能工作

对于直接格式化 std::pmr::string 能成功的情况，这是因为 fmtlib 的格式化机制会尝试将参数转换为 basic_string_view。当直接传递字符串对象时，这种隐式转换是可行的。

但在元组等复合类型中，fmtlib 需要精确的类型匹配来确定如何格式化元组的每个元素，此时缺乏特化的问题就会暴露出来。

对开发者的建议

1. 当使用自定义分配器的字符串时，应确保使用的格式化库支持这种类型
2. 在复合类型中使用自定义字符串时，要特别注意类型推导问题
3. 考虑在项目中统一字符串类型，减少因分配器不同导致的问题

这个问题的修复将增强 fmtlib 对各种字符串类型的支持，特别是在现代 C++ 中越来越常见的 PMR(多态内存资源)字符串场景下。