带或不带 istreambuf_iterator 的 ifstream 有什么区别？

Question

我需要读取一个包含标题和数据的二进制文件（一次性）。用 C++ 读取文件有不同的方法，我想知道哪种方法最快、更可靠。我也不知道reintrerpret_cast 是否是将原始数据转换为结构的最佳方式。

编辑：标题结构没有任何功能，只有数据。

ifstream File(Filename, ios::binary);    // Opens file

if (!File)    // Stops if an error occured
{
    /* ... */
}

File.seekg(0, ios::end);
size_t Size = File.tellg();    // Get size
File.seekg(0, ios::beg);

这是没有 istreambuf_iterator 的 ifstream

char* Data = new char[Size];

File.read(Data, Size);
File.close();

HeaderType *header = reinterpret_cast<HeaderType*>(Data);

/* ... */

delete[] Data;

这是带有 istreambuf_iterator 的 ifstream

std::string Data;    // Is it better to use another container type?

Data.reserve(Size);
std::copy((std::istreambuf_iterator<char>(File)), std::istreambuf_iterator<char>(),
          std::back_inserter(Data));

File.close();

const HeaderType *header = reinterpret_cast<HeaderType*>(Data.data());

在网上也找到了这个

std::ostringstream Data;
Data << File.rdbuf();
File.close();
std::string String = Data.str();

const HeaderType *header = reinterpret_cast<HeaderType*>(String.data());

Answer 1

将文件内容读入char*，然后执行reinterpret_cast 到HeaderType* 不是一个好主意。

来自标准：

5.2.10 重新解释演员表

...

7 对象指针可以显式转换为不同类型的对象指针⁷⁰。当类型为“指向T1”的纯右值v 转换为类型“指向cv T2”的指针时，如果T1 和@987654330 都存在，则结果为static_cast<cv T2*>(static_cast<cv void*>(v)) @ 是标准布局类型 (3.9)，T2 的对齐要求不比 T1 严格，或者如果任一类型为 void。将“指向T1的指针”类型的纯右值转换为“指向T2的指针”类型（其中T1和T2是对象类型，T2的对齐要求并不比@更严格987654339@) 并返回其原始类型会产生原始指针值。未指定任何其他此类指针转换的结果。

在您的情况下，如果 HeaderType 的对齐要求比 char 更严格，您将遇到未定义的行为。

如果你有选择，我会建议。

1. 先阅读标题。

   HeaderType header;
   File.read(reinterpret_cast<char*>(&header), sizeof(HeaderType));
   

2. 根据header的值读取其余数据。

Answer 2

这将是“基于意见的”，因此对于 SO 来说并不是严格意义上的 on-tpoic。

但是我看不出在这种情况下使用迭代器有什么意义，因为read() 函数更简洁。

但是，更重要的是，您执行此操作的方式违反了严格的别名规则，因为您的 struct 内存中的对齐方式不能保证与 char 数组一致。

最好将struct 的地址转换为char*，而不是反过来：

HeaderType header;

File.read(reinterpret_cast<char*>(&header), sizeof(header));
File.close();

像这样读取二进制数据是不可移植的，并且不适用于复杂的用户定义类型（如std::string），因此最好将所有数据成员序列化为格式化字符串。

注意：有关类型别名的信息，请参阅reinterpret_cast 的文档。

Answer 3

首先，您描述的任何解决方案都不会真正起作用；这 reinterpret_cast 应该告诉你。在某些时候，你必须 解析缓冲区中的字节，并插入提取的数据字段 字段到您的内部数据结构中。

关于尽快将字节放入缓冲区， 你做的额外工作越少越好。最快的方法是 使用低级 IO（open 然后在 Unix 下 read），甚至映射 文件到内存中（Unix 下的mmap）。当然，这是系统 依赖;如果你想使用ifstream来实现系统 独立，那么使用istream::read 肯定是最快的（并且 最合乎逻辑的，所有事情都考虑在内）。只要确保流 充满"C" 语言环境，并以二进制模式打开。

声明：使用系统级函数将传输数据 直接从操作系统到您的缓冲区。 istream::read 将从 filebuf 中的内部缓冲区到您的缓冲区中（并使用系统 级别函数将数据放入缓冲区）。另外两个将 逐字节构建std::string 对象，将内存分配为 需要，因为不知道最终长度。

最后，使用std::vector<char>，而不是new char[size]。