使用 fstream 加载二进制文件

Question

我正在尝试通过以下方式使用fstream 加载二进制文件：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iterator>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    basic_fstream<uint32_t> file( "somefile.dat", ios::in|ios::binary );

    vector<uint32_t> buffer;
    buffer.assign( istream_iterator<uint32_t, uint32_t>( file ), istream_iterator<uint32_t, uint32_t>() );

    cout << buffer.size() << endl;

    return 0;
}

但它不起作用。在 Ubuntu 中，它因std::bad_cast 异常而崩溃。在 MSVC++ 2008 中，它只打印 0。

我知道我可以使用file.read 来加载文件，但我想使用迭代器和operator>> 来加载部分文件。那可能吗？ 为什么上面的代码不起作用？

Answer 1

1. istream_iterator 想要 basic_istream 作为参数。
2. 不可能在basic_istream 类中重载operator>>。
3. 定义全局operator>>会导致与类成员operator>>的编译时冲突。
4. 您可以将basic_istream 专门用于uint32_t 类型。但是对于专业化，您应该重写 basic_istream 类的所有功能。相反，您可以定义虚拟类 x 并为其专门化 basic_istream，如下代码所示：

using namespace std;

struct x {};
namespace std {
template<class traits>
class basic_istream<x, traits> : public basic_ifstream<uint32_t>
{
public:
    explicit basic_istream<x, traits>(const wchar_t* _Filename, 
        ios_base::openmode _Mode, 
        int _Prot = (int)ios_base::_Openprot) : basic_ifstream<uint32_t>( _Filename, _Mode, _Prot ) {}

    basic_istream<x, traits>& operator>>(uint32_t& data)
    {
        read(&data, 1);
        return *this;
    }
};
} // namespace std 

int main() 
{
    basic_istream<x> file( "somefile.dat", ios::in|ios::binary );
    vector<uint32_t> buffer;
    buffer.assign( istream_iterator<uint32_t, x>( file ), istream_iterator<uint32_t, x>() );
    cout << buffer.size() << endl;
    return 0;
}

Answer 2

您可以重新加载运算符>> 以正确读取整数。当然，它所做的只是 read() 4 个字节。但这就是所有其他运营商>>最终都会做的事情。

这里是示例（没有错误检查，假设字节序与当前编译器使用的相同，等等）

std::istream& operator>>(std::istream& in, uint32_t& data)
{
    in.read(&data, sizeof(data));
    return in;
}

为您自己的整数风格量身定制（可能必须一次读取一个字节并移位分配它们，如果您不知道字节顺序，请在十六进制编辑器中查看文件），添加错误检查，您应该能够使用您现有的代码。

编辑：啊，是的，确保这个 shadows 提供了读取整数的 stl 运算符——可能必须从你正在使用的流中派生你自己的类并使用它而不是 std::istream& in，这样编译器就知道了首先检查谁。

Answer 3

主要问题可能是您所说的“二进制文件”是什么意思。 ios::binary 仅确保 istream 对象不会用 '\n' 替换特定于平台的换行符。没有其他的。这对你来说足够了吗？

istream_iterator 基本上只是调用operator>> 的一种奇特方式。如果您的流中有真正的二进制数据，那将失败。您的文件中有真正的二进制数据吗？还是整数存储为字符串？

如果您需要读取真正的二进制整数，您需要的是istream.read() 或直接使用流缓冲区对象。

Answer 4

与 Alexey Malistov 的回答相同的另一种方法：

#include <fstream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <iostream>

struct rint // this class will allow us to read binary
{
  // ctors & assignment op allows implicit construction from uint
  rint () {}
  rint (unsigned int v) : val(v) {}
  rint (rint const& r) : val(r.val) {}
  rint& operator= (rint const& r) { this->val = r.val; return *this; }
  rint& operator= (unsigned int r) { this->val = r; return *this; }

  unsigned int val;

  // implicit conversion to uint from rint
  operator unsigned int& ()
  {
    return this->val;
  }
  operator unsigned int const& () const
  {
    return this->val;
  }
};

// reads a uints worth of chars into an rint
std::istream& operator>> (std::istream& is, rint& li)
{
  is.read(reinterpret_cast<char*>(&li.val), 4);
  return is;
}

// writes a uints worth of chars out of an rint
std::ostream& operator<< (std::ostream& os, rint const& li)
{
  os.write(reinterpret_cast<const char*>(&li.val), 4);
  return os;
}

int main (int argc, char *argv[])
{
  std::vector<int> V;

  // make sure the file is opened binary & the istream-iterator is
  // instantiated with rint; then use the usual copy semantics
  std::ifstream file(argv[1], std::ios::binary | std::ios::in);
  std::istream_iterator<rint> iter(file), end;
  std::copy(iter, end, std::back_inserter(V));

  for (int i = 0; i < V.size(); ++i)
    std::cout << std::hex << "0x" << V[i] << std::endl;

  // this will reverse the binary file at the uint level (on x86 with
  // g++ this is 32-bits at a time)
  std::ofstream of(argv[2], std::ios::binary | std::ios::out);
  std::ostream_iterator<rint> oter(of);
  std::copy(V.rbegin(), V.rend(), oter);

  return 0;
}