是否可以覆盖 std::istream 读取方法？答案

【问题标题】：Is it possible to override std::istream read method?是否可以覆盖 std::istream 读取方法？
【发布时间】：2017-06-01 14:31:11
【问题描述】：

我想使用 std::istream 从只提供 2 种方法的给定类中读取数据：

// Returns a byte from the stream (consuming it)
uint8_t getChar(OwnIOStream stream);
// Makes the passed pointer point to the data in the stream
bool getCharBlockPtr(OwnIOStream stream, uint8_t** buffer, uin32_t maxSize, uint32_t* size);

我首先想到的是继承stream_buf，使用getChar()方法实现underflow方法。但是我想使用 getCharBlockPtr() 来避免数据副本（我假设为每个读取字节调用下溢会降低性能）。问题是我需要提前知道我每次要读取的字节数。这就是为什么我在考虑是否可以覆盖 istream 的读取方法。

使用 boost 不是一种选择。

【问题讨论】：

是否可以在streambuf 实现中使用内部缓冲区并在underflow() 中使用getCharBlockPtr 填充它？
不，我想避免数据副本。我需要直接使用 getCharBlockPtr 提供的缓冲区（即将内容直接放入文件中，无需额外副本）。

标签： c++

【解决方案1】：

从 streambuf 派生是一个完全有效的选择。

除了覆盖underflow 之外，您是否需要做更多（如果有的话）取决于。如果OwnIOStream 已经在缓冲数据，那么您可能会通过这样做获得足够的性能。我会先这样做，然后看看情况如何。

下一个明显的步骤是使用getCharBlockPtr。 streambuf 有一个 setg，用于将指针设置为缓冲区的开头、当前位置和结尾。至少如果我正确地解释了事情，你会打电话给getCharBlockPtr 并得到开始和结束。然后调用setg 将开始位置和当前位置设置为开始位置，将结束位置设置为结束位置。从那里，streambuf 应该能够直接从缓冲区读取数据。当它用完时，它会调用underflow，您需要再次获取更多数据。

请注意：OwnIOStream 似乎不支持放回区域，而流通常确实希望支持该放回区域。让它正常工作（尤其是在缓冲区开始时放回一个字符）可能有点不重要，要正确支持。

【讨论】：

在您发表评论后，我可以找到tutorial 来继承streambuf。一旦你实现了一个内部缓冲区，放回区域就可以使用它。
是的，一旦你创建了一个缓冲区，就可以使用它。这里的重点是使用现有缓冲区而不是创建另一个缓冲区。通常，当您创建缓冲区时，您会在开始时为回退区域留出一些空间 - 但如果您使用的是没有为回退区域留出空间的现有缓冲区，则可能会更加困难。跨度>
OwnIOStream 可能已经在缓冲数据，尽管我无权访问其内部代码。我在这里担心的是，如果我每次使用 OwnIOStream 提供的 getChar 方法调用一个字节时实现下溢读取，那么性能可能会很差。这就是我想改用 getCharBlockPtr 的原因。我发现的问题是我不知道 istream 将请求多少字节，并且我不想制作额外的副本。

【解决方案2】：

一般规则是标准 C++ 库中的大多数类并不意味着派生。这里的例外是 streambuf 类，它旨在成为支持 IO 的 object 和 C++ stream 之间的低级接口。

所以这里的标准方法是构建一个自定义streambuf 调用getChar 或更好的getCharBlockPtr，这将允许缓冲。杰瑞的回答解释了如何做到这一点。

不过看来你这里有特殊要求：

您在更高级别上知道要读取的字节数
您正在进行性能关键操作，并希望尽可能避免缓冲区复制 - 但最后一点应在分析后查看...

然后，要求 C++ 流的全部功能可能不是要走的路。构建一个只实现您需要调用的 istream 的方法的自定义类，并且很少有提取器仍然会在高层提供良好的代码，并且可以在低层提供更优化的代码。

但只有你自己知道：

您的更高级别代码是否需要 C++ 流 - 那么自定义类不是一个选项，您必须使用自定义 streambuf

是否可以直接从调用代码中给streambuf预期的大小作为提示。或多或少：

class OwnStreamBuf: public std::streambuf {
    ...
    void sizehint(size_t hint) { /* size for next read access */
       this->hint = hint
    }
    int_type underflow() {
        ...
        cr = getCharBlockPtr(stream, buffer, hint, size); /* use hint as maxSize */
        ...
    }
}
...
OwnStreamBuf buf(...);
class OwnIStream: public istream ...
OwnIStream is(buf)
...
buf.sizehint(n)
is >> special_obj;
...

您是否只需要少量提取器和自定义类是否会更容易从头开始构建。

【讨论】：