为啥我不能用 operator>> 读取 fstream 的二进制数据？

Posted 2023-02-25

【中文标题】为啥我不能用 operator>> 读取 fstream 的二进制数据？

【英文标题】：Why can't I read fstream's binary data with operator>>?为什么我不能用 operator>> 读取 fstream 的二进制数据？

【发布时间】：2011-05-08 07:13:12

【问题描述】：

如果我执行以下操作：

ifstream file;
file.open("somefile", ios::binary);

unsigned int data;

file >> data;

我的流将始终设置failbit，而data 将保持未初始化状态。但是，如果我改为阅读char 或unsigned char，则该流很好。 perror() 告诉我“结果太大”。

我在 Google 上看到的唯一内容是一个建议，说 operator>> 不应该用于二进制数据（更喜欢 read()），但我发现该运算符更简洁且更易于使用 - 它并没有'不需要铸造所有东西。

谁能解释一下这个问题？

【参考方案1】：

iostream extraction operator (>>) 尝试解释由空格分隔的数字字符串，而不是二进制数据。有许多不同的方法可以对二进制形式的无符号整数进行编码（例如，little-endian byte order 中的 32 位 2's complement representation）。这就是为什么您必须使用read/write 函数来操作此类二进制缓冲区的原因。

但是，没有什么能阻止您实现自己的类，以便使用插入和提取运算符以您希望的任何形式序列化二进制数据。这样的类可能会在内部使用 ifstream 对象的读取函数。或者，boost serialization library 可能已经包含您想要的内容。

【参考方案2】：

应该按照您的描述进行。然而，C++ 标准设计者并不是很优雅。事实上，C++的设计有很多缺陷，甚至C++11和C++14也有很多缺陷。

理想的 C++ 设计应该是：

1.对于文本文件：

ifstream fin_txt("input.txt");
int i;
float j;
double k;
fin_txt >> i >> j >> k;

这将读入3个字符串并解析为整数、浮点数和双精度，并分别存储到i、j和k中。

2.对于二进制文件：

ifstream fin_txt("input.bin", ios::binary);
int i;
float j;
double k;
fin_txt >> i >> j >> k;

这会读入4/8字节（取决于int是32位还是64位）、4字节和8字节二进制数据，分别存入i、j、k。

很遗憾，目前的设计是针对Case 2报错的。或许这可以在C++22中实现。

【讨论】：

您在回答中得到了这种方式的原因：“取决于 int 是 32 位还是 64 位”。目前，使用<iostreams> 的代码是可移植的，您的建议不是。

致@Caleth，好吧，正如我所说，这是标准 C++ 中的另一个设计缺陷，它应该区分 int32 和 int64 而不仅仅是 int，它可以是 32 位或 64 位，将来可能是 128 位。 int 的字段大小确定性与其他的不同（char=8-bits, long=32-bits, long long=64-bits, float=32-bits, double=64-bits）。为了解决这个问题，我们可以简单地分别定义 int32 和 int64，如果给二进制文件一个字段大小非确定性类型，即 fin_txt >> i; 则会抛出运行时错误。 // 抛出错误，fin_txt >> (int32)i; // 正确编译

这不是ios::binary（和ios::text）的用途。一些平台在“文本模式”和“二进制模式”之间区分它们如何呈现带有行结束字符的文件。 ios 标志仅处理。

@Caleth 那么可能有一个带有操作符的文本流>>和>作为二进制写入完成