【发布时间】：2021-11-24 20:08:09
【问题描述】：
是否有（跨平台）方法从 C++ std::fstream 获取 C FILE* 句柄？
我问的原因是因为我的 C++ 库接受 fstreams 并且在一个特定的函数中我想使用一个接受 FILE* 的 C 库。
【问题讨论】：
标签： c++ c file file-io fstream
【发布时间】：2021-11-24 20:08:09
【问题描述】：
好吧，你可以得到文件描述符——我忘记了方法是 fd() 还是 getfd()。 我使用的实现提供了这样的方法，但我相信语言标准不需要它们 - 标准不应该关心你的平台是否使用 fd 的文件。
由此，您可以使用 fdopen(fd, mode) 获取 FILE*。
但是，我认为标准所需的同步 STDIN/cin、STDOUT/cout 和 STDERR/cerr 的机制不必对您可见。因此，如果您同时使用 fstream 和 FILE*，缓冲可能会搞砸。
此外，如果 fstream 或 FILE 关闭，它们可能会关闭底层 fd，因此您需要确保在关闭两者之前都刷新。
【讨论】：
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抱歉，这取决于您使用的编译器/库。对于 libstdc++，它是 fd()，它看起来像：gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/ext_io.html
简短的回答是否定的。
原因是std::fstream 不需要在其实现中使用FILE*。因此，即使您设法从 std::fstream 对象中提取文件描述符并手动构建 FILE 对象，您也会遇到其他问题，因为您现在将有两个缓冲对象写入同一个文件描述符。
真正的问题是为什么要将std::fstream 对象转换为FILE*？
虽然我不推荐，但您可以尝试查找funopen()。
不幸的是，这不是 POSIX API（它是BSD 扩展），因此它的可移植性存在问题。这也可能是为什么我找不到任何用这样的对象包裹std::stream 的人。
FILE *funopen(
const void *cookie,
int (*readfn )(void *, char *, int),
int (*writefn)(void *, const char *, int),
fpos_t (*seekfn) (void *, fpos_t, int),
int (*closefn)(void *)
);
这允许您构建一个FILE 对象并指定一些将用于执行实际工作的函数。如果您编写适当的函数，您可以让它们从实际打开文件的std::fstream 对象中读取。
【讨论】：
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太糟糕了，它只适用于 BSD；这将是一个很好的解决方案，因为它允许将 FILE* 与任何类型的 C++ 流一起使用。
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您问“为什么？”：因为可能有一个用 C 编写的 print 的 C 实现，可能要为 C++ ostreams（或 ofstreams）重用什么。
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为什么？因为当我使用一个对象时，重载操作符out << someObject << anotherObject 但使用
fprintf(ofp, "%8.1lf %2d\n", doubleVar, intVar)实现 operator如果您想/需要使用“printf”格式范例，您可以随时使用 sprintf 创建一个 c 字符串，然后将其发送到您的 ofstream。当然，这意味着您需要了解格式化字符串长度的上限，以便正确调整 char[] 的大小。GNUfopencookie函数具有相同的功能，但界面略有不同，
没有标准化的方法。我认为这是因为 C++ 标准化小组不想假设文件句柄可以表示为 fd。
大多数平台似乎确实提供了一些非标准的方式来做到这一点。
http://www.ginac.de/~kreckel/fileno/ 提供了很好的情况记录，并提供了隐藏所有平台特定粗略的代码，至少对于 GCC 而言。考虑到这只是在 GCC 上的严重程度，我想如果可能的话，我会避免一起做这件事。
【讨论】：
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A
FILE*和文件描述符是不同的 对象，它们被不同的组件使用。一个由 C 运行时库使用，另一个由操作系统使用。见What's the difference between a file descriptor and file pointer?
更新：查看@Jetttatura 我认为这是最佳答案https://stackoverflow.com/a/33612982/225186（仅限Linux？）。
原文：
（可能不是跨平台，但很简单）
简化http://www.ginac.de/~kreckel/fileno/（dvorak 答案）中的 hack，并查看这个 gcc 扩展 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.2/libstdc++/api/a00069.html#a59f78806603c619eafcd4537c920f859，
我有这个解决方案适用于GCC（至少4.8）和clang（至少3.3）
#include<fstream>
#include<ext/stdio_filebuf.h>
typedef std::basic_ofstream<char>::__filebuf_type buffer_t;
typedef __gnu_cxx::stdio_filebuf<char> io_buffer_t;
FILE* cfile_impl(buffer_t* const fb){
return (static_cast<io_buffer_t* const>(fb))->file(); //type std::__c_file
}
FILE* cfile(std::ofstream const& ofs){return cfile_impl(ofs.rdbuf());}
FILE* cfile(std::ifstream const& ifs){return cfile_impl(ifs.rdbuf());}
可以用这个，
int main(){
std::ofstream ofs("file.txt");
fprintf(cfile(ofs), "sample1");
fflush(cfile(ofs)); // ofs << std::flush; doesn't help
ofs << "sample2\n";
}
限制：（欢迎 cmets）
我发现在
fprintf打印到std::ofstream之后fflush很重要，否则上例中“sample2”出现在“sample1”之前。我不知道是否有比使用fflush更好的解决方法。值得注意的是ofs << flush没有帮助。无法从
std::stringstream提取文件*，我什至不知道这是否可能。 （请参阅下面的更新）。我仍然不知道如何从
std::cerr等中提取C 的stderr，例如在fprintf(stderr, "sample")中使用，在像fprintf(cfile(std::cerr), "sample")这样的假设代码中。
关于最后一个限制，我发现的唯一解决方法是添加这些重载：
FILE* cfile(std::ostream const& os){
if(std::ofstream const* ofsP = dynamic_cast<std::ofstream const*>(&os)) return cfile(*ofsP);
if(&os == &std::cerr) return stderr;
if(&os == &std::cout) return stdout;
if(&os == &std::clog) return stderr;
if(dynamic_cast<std::ostringstream const*>(&os) != 0){
throw std::runtime_error("don't know cannot extract FILE pointer from std::ostringstream");
}
return 0; // stream not recognized
}
FILE* cfile(std::istream const& is){
if(std::ifstream const* ifsP = dynamic_cast<std::ifstream const*>(&is)) return cfile(*ifsP);
if(&is == &std::cin) return stdin;
if(dynamic_cast<std::ostringstream const*>(&is) != 0){
throw std::runtime_error("don't know how to extract FILE pointer from std::istringstream");
}
return 0; // stream not recognized
}
尝试处理iostringstream
可以使用istream 和fmemopen 读取fscanf，但是如果想要结合C-reads 和C++ 读取。我无法将其转换为上面的 cfile 函数。 （也许cfile class 在每次阅读后都会不断更新）。
// hack to access the protected member of istreambuf that know the current position
char* access_gptr(std::basic_streambuf<char, std::char_traits<char>>& bs){
struct access_class : std::basic_streambuf<char, std::char_traits<char>>{
char* access_gptr() const{return this->gptr();}
};
return ((access_class*)(&bs))->access_gptr();
}
int main(){
std::istringstream iss("11 22 33");
// read the C++ way
int j1; iss >> j1;
std::cout << j1 << std::endl;
// read the C way
float j2;
char* buf = access_gptr(*iss.rdbuf()); // get current position
size_t buf_size = iss.rdbuf()->in_avail(); // get remaining characters
FILE* file = fmemopen(buf, buf_size, "r"); // open buffer memory as FILE*
fscanf(file, "%f", &j2); // finally!
iss.rdbuf()->pubseekoff(ftell(file), iss.cur, iss.in); // update input stream position from current FILE position.
std::cout << "j2 = " << j2 << std::endl;
// read again the C++ way
int j3; iss >> j3;
std::cout << "j3 = " << j3 << std::endl;
}
【讨论】：
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这太棒了！我最近不得不做一些 tcsetattr() 的工作来处理一些作为 ofstream 的东西，你的文章真的帮助了我。
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同意。阅读 Boost.Interprocess 的文档，似乎有许多特定于平台的行为会使标准化变得烦人。尽管如此，它的缺失还是留下了一个相当大的漏洞，所以我觉得值得努力让平台人员支持一个共同的行为子集，这些行为可以为未来 C++ 标准的支持奠定基础。
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这也许应该是公认的答案。我在我的问题stackoverflow.com/questions/109449/… 中引用了它，这是出于使用
std::fread与std::ifstream::read的性能提升。 -
@OliverSchönrock ，这个问题是 2008 年一位未注册用户 (Bek?) 提出的，我怀疑他是否仍然存在或可以恢复帐户以接受答案。我不知道管理员是否可以接受答案。
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我没有。对于我的情况来说代码太多了，而且仍然只适用于 linux，我更喜欢你的。特别是因为我也需要寻找，所以它看起来在那个实现中缺少什么？顺便说一句，我在上面粘贴了错误的链接。这是我的问题：stackoverflow.com/questions/69435310/…
在单线程 POSIX 应用程序中，您可以轻松地以可移植方式获取 fd 编号：
int fd = dup(0);
close(fd);
// POSIX requires the next opened file descriptor to be fd.
std::fstream file(...);
// now fd has been opened again and is owned by file
如果此代码与打开文件描述符的其他线程竞争，则此方法会在多线程应用程序中中断。
【讨论】：
在 Linux 中执行此操作的另一种方法：
#include <stdio.h>
#include <cassert>
template<class STREAM>
struct STDIOAdapter
{
static FILE* yield(STREAM* stream)
{
assert(stream != NULL);
static cookie_io_functions_t Cookies =
{
.read = NULL,
.write = cookieWrite,
.seek = NULL,
.close = cookieClose
};
return fopencookie(stream, "w", Cookies);
}
ssize_t static cookieWrite(void* cookie,
const char* buf,
size_t size)
{
if(cookie == NULL)
return -1;
STREAM* writer = static_cast <STREAM*>(cookie);
writer->write(buf, size);
return size;
}
int static cookieClose(void* cookie)
{
return EOF;
}
}; // STDIOAdapter
用法，例如：
#include <boost/iostreams/filtering_stream.hpp>
#include <boost/iostreams/filter/bzip2.hpp>
#include <boost/iostreams/device/file.hpp>
using namespace boost::iostreams;
int main()
{
filtering_ostream out;
out.push(boost::iostreams::bzip2_compressor());
out.push(file_sink("my_file.txt"));
FILE* fp = STDIOAdapter<filtering_ostream>::yield(&out);
assert(fp > 0);
fputs("Was up, Man", fp);
fflush (fp);
fclose(fp);
return 1;
}
【讨论】：
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太好了，我会用
template<class Stream> FILE* cfile(Stream& s){ return STDIOAdapter<Stream>::yield(&s); }来补充它。它适用于std::cout、std::cerr以及混合fprintf和C++ 代码。我会推荐使用这个。 -
我再次发表评论以确认这适用于
std::ostringstream。 -
拥有
seek函数是否有意义。int cookieSeek(void* cookie, ssize_t* off, int way){ static_cast<std::iostream*>(cookie)->seekg(*off, static_cast<Stream*>(cookie)->end); return way; }? （我不确定我是否正确使用way）。 -
我不明白这里发生了什么。 Cookie 有什么用？
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@Jetttatura：所以，它是非标准的。
有一种方法可以从fstream 获取文件描述符，然后将其转换为FILE*（通过fdopen）。我个人认为FILE* 没有任何需要，但是使用文件描述符你可以做很多有趣的事情，例如重定向 (dup2)。
解决方案：
#define private public
#define protected public
#include <fstream>
#undef private
#undef protected
std::ifstream file("some file");
auto fno = file._M_filebuf._M_file.fd();
最后一个字符串适用于 libstdc++。如果您使用的是其他库，则需要对其进行一些逆向工程。
这个技巧很肮脏，会暴露 fstream 的所有私有和公共成员。如果您想在生产代码中使用它，我建议您创建单独的 .cpp 和 .h 与单个函数 int getFdFromFstream(std::basic_ios<char>& fstr);。头文件不能包含 fstream。
【讨论】：