在 C++ 代码中应该使用哪个 C I/O 库？ [关闭]

Question

在新的 C++ 代码中，我倾向于使用 C++ iostream 库而不是 C stdio 库。

我注意到一些程序员似乎坚持使用 stdio，坚持认为它更便携。

真的是这样吗？用什么比较好？

Answer 1

回答原来的问题：
可以使用 stdio 完成的任何事情都可以使用 iostream 库完成。

Disadvantages of iostreams: verbose
Advantages    of iostreams: easy to extend for new non POD types.

C++ 在 C 基础上向前迈进的一步是类型安全。

• iostreams 被设计为明确的类型安全。因此，对对象的赋值也显式检查了被赋值对象的类型（在编译器时）（如果需要，生成编译时错误）。从而防止运行时内存溢出或将浮点值写入 char 对象等。
  

• scanf()/printf() 和另一方面依赖于程序员获取正确的格式字符串并且没有类型检查（我相信 gcc 有一个可以帮助的扩展）。因此，它是许多错误的根源（因为程序员的分析不如编译器那么完美[并不是说编译器比人类更完美]）。

只是为了澄清 Colin Jensen 的 cmets。

• 自上一个标准发布以来，iostream 库一直很稳定（我忘记了实际年份，但大约在 10 年前）。

Mikael Jansson 澄清 cmets。

• 他提到的其他使用格式样式的语言具有明确的保护措施，以防止 C stdio 库的危险副作用（在 C 但不是提到的语言中）导致运行时崩溃。

注意我同意 iostream 库有点冗长。但我愿意忍受冗长以确保运行时安全。但是我们可以通过使用Boost Format Library 来减轻冗长。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <boost/format.hpp>

struct X
{  // this structure reverse engineered from
   // example provided by 'Mikael Jansson' in order to make this a running example

    char*       name;
    double      mean;
    int         sample_count;
};
int main()
{
    X   stats[] = {{"Plop",5.6,2}};

    // nonsense output, just to exemplify

    // stdio version
    fprintf(stderr, "at %p/%s: mean value %.3f of %4d samples\n",
            stats, stats->name, stats->mean, stats->sample_count);

    // iostream
    std::cerr << "at " << (void*)stats << "/" << stats->name
              << ": mean value " << std::fixed << std::setprecision(3) << stats->mean
              << " of " << std::setw(4) << std::setfill(' ') << stats->sample_count
              << " samples\n";

    // iostream with boost::format
    std::cerr << boost::format("at %p/%s: mean value %.3f of %4d samples\n")
                % stats % stats->name % stats->mean % stats->sample_count;
}

Answer 2

这太冗长了。

考虑 iostream 构造以执行以下操作（与 scanf 类似）：

// nonsense output, just to examplify
fprintf(stderr, "at %p/%s: mean value %.3f of %4d samples\n",
    stats, stats->name, stats->mean, stats->sample_count);

这需要类似的东西：

std::cerr << "at " << static_cast<void*>(stats) << "/" << stats->name
          << ": mean value " << std::precision(3) << stats->mean
          << " of " << std::width(4) << std::fill(' ') << stats->sample_count
          << " samples " << std::endl;

字符串格式化是一种可以而且应该回避面向对象的情况，转而支持嵌入在字符串中的格式化 DSL。考虑一下 Lisp 的 format、Python 的 printf 样式格式，或者 PHP、Bash、Perl、Ruby 和它们的字符串内插。

iostream 这个用例充其量是被误导了。

Answer 3

Boost Format Library 为 printf 样式的字符串格式化提供了一种类型安全、面向对象的替代方案，并且是对 iostreams 的补充，它不会因巧妙地使用 operator% 而遭受通常的冗长问题。如果您不喜欢使用 iostream 的运算符 进行格式化，我建议您考虑使用普通 C printf

Answer 4

在过去的糟糕日子里，C++ 标准委员会一直在讨论该语言，而 iostreams 是一个不断变化的目标。如果您使用 iostreams，那么您就有机会每年左右重写部分代码。正因为如此，我一直使用自 1989 年以来没有显着变化的 stdio。

如果我今天做事，我会使用 iostreams。

Answer 5

如果您像我一样在学习 C++ 之前学习了 C，那么使用 stdio 库似乎更自然。 iostream 与 stdio 各有利弊，但在使用 iostream 时我确实想念 printf()。

Answer 6

原则上我会使用 iostreams，实际上我会使用太多格式化的小数等，这会使 iostreams 太不可读，所以我使用 stdio。 Boost::format 是一种改进，但对我来说不够激励。实际上，stdio 几乎是类型安全的，因为大多数现代编译器都会进行参数检查。

这是一个我对任何解决方案仍然不完全满意的领域。

Answer 7

对于二进制 IO，我倾向于使用 stdio 的 fread 和 fwrite。对于格式化的东西，我通常会使用 IO Stream，尽管正如 Mikael 所说，非平凡（非默认？）格式化可以是 PITA。

Answer 8

我将比较 C++ 标准库中的两个主流库。

您不应该在 C++ 中使用基于 C 样式格式字符串的字符串处理例程。

有几个理由限制它们的使用：

• 不是类型安全的
• 您不能将非 POD 类型传递给可变参数列表（即既不能传递给 scanf+co.，也不能传递给 printf+co.）， 或者你进入未定义行为的黑暗堡垒
• 容易出错：
  • 您必须设法使格式字符串和“值参数列表”保持同步
  • 您必须保持同步正确

在偏远地区引入的细微错误

不只是 printf 本身不好。软件变旧并被重构和修改，并且可能从偏远的地方引入错误。假设你有

.

// foo.h
...
float foo;
...

在某个地方...

// bar/frob/42/icetea.cpp
...
scanf ("%f", &foo);
...

三年后你发现 foo 应该是某种自定义类型...

// foo.h
...
FixedPoint foo;
...

但在某个地方...

// bar/frob/42/icetea.cpp
...
scanf ("%f", &foo);
...

...那么你的旧 printf/scanf 仍然可以编译，只是你现在得到随机段错误并且你不记得为什么了。

iostream 的详细程度

如果您认为 printf() 不那么冗长，那么您很有可能没有使用他们的 iostream 的全部力量。示例：

  printf ("My Matrix: %f %f %f %f\n"
          "           %f %f %f %f\n"
          "           %f %f %f %f\n"
          "           %f %f %f %f\n",
          mat(0,0), mat(0,1), mat(0,2), mat(0,3), 
          mat(1,0), mat(1,1), mat(1,2), mat(1,3), 
          mat(2,0), mat(2,1), mat(2,2), mat(2,3), 
          mat(3,0), mat(3,1), mat(3,2), mat(3,3));

将其与正确使用 iostreams 进行比较：

cout << mat << '\n';

你必须为 operatorFixedPoint 替换矩阵成员怎么办？），除了其他非琐碎的事情，例如你必须传递 FILE* 句柄。

I18N 的 C 样式格式字符串并不比 iostreams 更好

请注意，格式字符串通常被认为是国际化的救星，但在这方面它们并不比 iostream 更好：

printf ("Guten Morgen, Sie sind %f Meter groß und haben %d Kinder", 
        someFloat, someInt);

printf ("Good morning, you have %d children and your height is %f meters",
        someFloat, someInt); // Note: Position changed.

// ^^ not the best example, but different languages have generally different
//    order of "variables"

即，旧式 C 格式字符串与 iostream 一样缺少位置信息。

您可能需要考虑boost::format，它支持在格式字符串中明确说明位置。从他们的示例部分：

cout << format("%1% %2% %3% %2% %1% \n") % "11" % "22" % "333"; // 'simple' style.

一些 printf 实现提供了位置参数，但它们是非标准的。

我应该从不使用 C 风格的格式字符串吗？

除了性能（正如 Jan Hudec 所指出的），我看不出任何原因。但请记住：

“我们应该忘记小的效率，比如大约 97% 的时间：过早优化是万恶之源。然而，我们不应该放弃那关键的 3% 的机会。一个好的程序员不会因为这样的推理而自满，他会明智地仔细查看关键代码；但只有在识别出该代码之后”- Knuth

和

“瓶颈出现在令人惊讶的地方，所以在你证明瓶颈在哪里之前，不要试图重新猜测并进行速度破解。” - 派克

是的，printf 实现通常比 iostream 快，通常比 boost::format 快（来自我编写的一个小而具体的基准测试，但它应该在很大程度上取决于具体情况：如果 printf=100%，那么 iostream =160%，并且 boost::format=220%)

但不要盲目地忽略它：您真正花了多少时间在文本处理上？您的程序在退出之前运行了多长时间？ 回退到 C 风格的格式字符串、松散的类型安全、降低可重构性、 增加非常微妙的错误的可能性，这些错误可能会隐藏多年，并且可能只会正确地显示自己 变成你最喜欢的客户脸？

就个人而言，如果我不能获得超过 20% 的加速，我不会退缩。但是因为我的应用 几乎所有的时间都花在了字符串处理之外的其他任务上，我从来没有这样做过。一些解析器 我写的几乎所有时间都花在字符串处理上，但它们的总运行时间太短了 不值得进行测试和验证工作。

一些谜语

最后，我想预置一些谜语：

找出所有错误，因为编译器不会（他只能建议他是否很好）：

shared_ptr<float> f(new float);
fscanf (stdout, "%u %s %f", f)

如果没有别的，这个有什么问题？

const char *output = "in total, the thing is 50%"
                     "feature  complete";
printf (output);

Answer 9

虽然 C++ iostreams API 有很多好处，但一个重要的问题是围绕 i18n。问题是参数替换的顺序可能因文化而异。经典的例子是这样的：

// i18n UNSAFE 
std::cout << "Dear " << name.given << ' ' << name.family << std::endl;

虽然适用于英文，但在中文中，姓氏是第一位的。

在为国外市场翻译您的代码时，翻译 sn-ps 充满危险，因此新的 l10ns 可能需要更改代码，而不仅仅是不同的字符串。

boost::format 似乎结合了 stdio（可以以不同顺序使用参数然后出现的顺序的单个格式字符串）和 iostreams（类型安全、可扩展性）的优点。

Answer 10

我使用 iostreams，主要是因为这使得以后更容易摆弄流（如果我需要的话）。例如，您可能会发现您想在某个跟踪窗口中显示输出——使用 cout 和 cerr 相对容易做到这一点。当然，你可以在 unix 上摆弄管道和其他东西，但这不是那么便携。

我确实喜欢类似 printf 的格式，所以我通常先格式化一个字符串，然后将它发送到缓冲区。对于 Qt，我经常使用 QString::sprintf（尽管他们建议使用 QString::arg 代替）。我也看过boost.format，但真的不习惯这种语法（% 太多）。不过，我真的应该看看。

Answer 11

我对 iolibraries 怀念的是格式化的输入。

iostreams 没有复制 scanf() 的好方法，甚至 boost 也没有输入所需的扩展。

Answer 12

stdio 更适合读取二进制文件（例如将块装入向量 并使用 .resize() 等）。示例参见http://nuwen.net/libnuwen.html 中 file.hh 中的 read_rest 函数。

读取二进制文件时，C++ 流可能会阻塞大量字节，从而导致错误的 eof。

Answer 13

既然 iostreams 已经成为一种标准，您应该知道您的代码肯定会与较新版本的编译器一起工作，因此您应该使用它们。我想现在大多数编译器都非常了解 iostream，使用它们应该没有任何问题。

但如果你想坚持使用 *printf 函数，我认为没有问题。