C++ 中二进制文件的可移植性？答案

【问题标题】：Portability for Binary File in C++?C++ 中二进制文件的可移植性？
【发布时间】：2014-01-10 13:56:56
【问题描述】：

对于二进制文件的可移植性，我对二进制 I/O 有疑问。假设运行我的软件的 PC 使用 8 个字节来存储双变量。生成的二进制文件将有 8 个字节用于双变量。现在说文件在使用 6 个字节作为双变量的 PC 中打开（只是假设）。然后应用程序将只从文件中读取 6 个字节并将其存储在内存中的 double 变量中。这不仅会导致数据下溢/上溢，而且由于读取不足会产生 2 字节偏移，因此在 double 之后读取的数据肯定会不正确。我想支持我的应用程序不仅支持 32/64 位，还支持 Windows、Ubuntu PC。那么如何确保在任何一台 PC 上从同一个文件中读取的数据都是一样的呢？

【问题讨论】：

还有更多的不兼容性，例如字节序！最好是使用文本或其他标准格式。
看序列化/反序列化。
数据太大，无法使用文本文件，通常以千兆字节为单位。阅读在文本中写入这么多双变量需要花费大量时间。因此转向二进制文件。
双精度数是IEEE standard，因此保证它们始终为 64 位。大小在这里不是问题，只是字节序（不太可能遇到的问题）。
@Cool_Coder 只有少数类型具有固定大小，可能是因为它们并非源自 C。正如您所见，整数类型和大多数基本类型都有指定的范围进入。然而，浮点数和双精度数是 IEEE 标准，并且具有非常特定的布局和大小，它们永远不应该改变（特别是因为处理器现在通常有它们的寄存器，这遵循标准）。它们是一个例外，但在这种情况下可能对您有用。

标签： c++ file

【解决方案1】：

一般来说，您应该将要存储在二进制文件中的数据包装在您自己的数据结构中，并为这些数据结构实现与平台无关的读/写操作 - 基本上，所有平台写入磁盘的二进制数据结构的大小应该相同（所有支持的平台上基本数据的最大可能大小）。

在数据量较小的平台上写入数据时，数据应额外填充0字节，以确保记录数据的大小保持不变。

读取时，可以在已知大小的固定数据块中读取整个数据，并且应根据写入/正在读取的平台执行转换。这也应该注意字节顺序。您可能希望包含一些指示数据大小的标头，以便在读取时区分记录在不同平台上的文件。

这将为二进制文件提供真正独立于平台的序列化。

双打示例

class CustomDouble
{
public:
double val;
static const int DISK_SIZE;

void toFile(std::ofstream &file)
{
   int bytesWritten(0);
   file.write(reinterpret_cast<const char*>(&val),sizeof(val));
   bytesWritten+=sizeof(val);
   while(bytesWritten<CustomDouble::DISK_SIZE)
   { 
      char byte(0);
      file.write(&byte,sizeof(byte));
      bytesWritten+=sizeof(byte);
   }

}
};
const int CustomDouble::DISK_SIZE = 8;

这确保您总是在您的平台上写入 8 个字节大小的双精度。当您读取文件时，您始终以二进制形式读取这 8 个字节，并在必要时根据写入/正在读取的平台进行转换（您可能会在文件中添加一些小标题以识别它被记录的平台开）

虽然自定义转换确实会增加一些开销，但它比将值存储为文本的开销要少得多，而且通常您只会对不兼容的平台执行转换，而对于相同的平台则不会有任何开销。

【讨论】：

我在我的应用程序中存储双变量的二维数组。因此 I/O 使用标准双变量。所以你的意思是我应该为我的应用程序硬编码双倍的标准尺寸。然后根据环境可以调整文件 I/O 以适应这种硬编码大小？但这会导致数据下溢和溢出。使用二进制文件的重点是避免转换，否则我会对文本文件感到满意。
但是您假设双精度数的最大大小为 8 个字节。这是正确的吗？
@Cool_Code 是的，但仅作为示例。它应该是受支持平台的最大可能大小。将 static_assert 也用于比较 sizeof(double) 和 CustomDouble::DISK_SIZE 可能是个好主意，以防止项目在具有更大 double 大小的平台上编译。

【解决方案2】：

cstdint 包含固定大小的类型定义，因此int32_t 将始终为 4 个字节长。当类型的大小对您很重要时，您可以使用它们来代替常规类型。

【讨论】：

我使用双变量来存储数据。有什么解决办法吗？
双打有一个固定的大小，所以你已经在这样做了（本质上）。对于任何其他类型，指定大小会有所帮助。

【解决方案3】：

使用Google Protocol Buffers 或任何其他跨平台序列化库。您也可以推出自己的解决方案，基于 char 保证为 1 个字节（即将任何内容序列化为 char 数组）这一事实。

【讨论】：

char 不保证 1 字节恕我直言。 char 是衡量所有其他数据类型大小的标准，即 sizeof double = 8 * sizeof char。 char 可能 != 1 个字节。
Google Protocal Buffers 究竟是如何回答我的问题的？我不认为那是我要问的。