小心為上：注意C++ fstream給你設下的陷阱

 

                      小心為上：注意C++ fstream給你設下的陷阱  

       

透過名字看本質：到底什麼是stream？

 stream的定義

stream的中文翻譯為“流”，不是很好理解，我們來看英文關於stream的定義，比較常見的有兩個：

1.      A stream is an abstraction that represents a device on which input and output operations are performed.

2.      A stream is a "stream of data" in which character sequences "flow."

 

英文看起來比較累，總結一下，提煉如下幾個關鍵點：

1.      abstraction that represents a device：代表一個設備；

2.      stream of data：數據流，隱含了FIFO的一個特性；

3.      character sequences flow：字符序列在其中流動，而不是二進製在其中流動；

 

多說無益，還是看圖說話：

 

 

注：上圖中暗含一個玄機：stream的數據是設備數據的一個子集，因為stream隻是代表一個設備，而並不是完全等於一個設備。

 

關公戰秦瓊: stream vs buffer

一個容易和stream混淆的概念就是大家常見的buffer，buffer的定義為（參見WIKI Data Buffer）：A buffer is a region of memory used to temporarily hold data while it is being moved from one place to another.

英文看起來也比較累，還是總結一下：

1.      region of memory：一塊內存區域，因此就隱含了隨機訪問和二進製的操作方式；

2.      one place to another：數據移動過程中使用

 

經過對兩個術語定義的分析總結，相信大家都明白了這兩者之間的差異了,其實這就是一個關公戰秦瓊的例子，因為它們兩個實際上並不是一個競爭關係。

匯總對比點如下：

對比點	stream	buffer
作用	代表一個設備	數據臨時存儲
訪問方式	FIFO	隨機訪問
數據內容	字符流	二進製

當然，並不是說stream和buffer就毫無關係了，stream為了提高性能，實現的時候就用到了buffer。

小心為上：注意fstream設下的陷阱

2.1  char和wchar_t的操作

當你使用<<輸出的時候，任何字符都可以輸出；但當使用>>進行輸入的時候，開頭的空白字符缺省情況下是跳過的。

 

例如：假設文件中有這麼一個字符串“       test”，則使用>>讀入的時候，直接就讀到了字母‘t’，而不會是空格。

避免這個陷阱的招數：

1.      清除skipws標誌：unsetf(ios::skipws)

2.      使用get()函數

2.2  指針類型的操作

1.      char*

char*類型的數據輸出時會將字符串全部輸出，但輸入的時候你千萬要注意，輸入的時候默認會將前麵的空白字符全部去掉；而且輸入時默認是以空格來作為分隔符的，例如：“This is a test C-string.”可以全部輸出，但如果文件中有這麼一串字符串，那麼用<<是無法全部讀入的，隻能讀入“This”“is”“a”“test”“C-string”.

避免這個陷阱的招數：

1.      如果想改變默認去掉頭部空白字符的操作方式，請參考skipws

2.      如果想改變以空格作為結束符的操作方式，對不起，用<<是沒有辦法的，隻能用istream& istream::get (char* str, streamsize count, char delim)或者

istream& istream::getline (char* str, streamsize count, char delim)

 

2.      void*

直接輸出指針地址。

 

3.      其它指針

不管是指向int/double等標準數據類型，還是自定義的struct/class類型，都是輸出指針指向的地址，而不是輸出指針指向的對象。

2.3  eof和fail

2.3.1  eof

eof從字麵意思來看，當然是end of file，用於表明當前已經到了文件末尾，不能再讀了。

但這裏有一個很迷惑的陷阱：隻要遇到結束符，流就會將狀態置為EOF，而不管置位前的操作是否成功。

例如，使用getline函數讀取文件的最後一行，如果這一行是因為遇到了EOF而結束的，那麼getline操作是成功的，但eof還是會置位。

 

因此，不能在調用函數後通過eof來判斷函數調用是否讀到文件末尾了，而應該直接判斷調用本身是否成功，具體樣例請看fail。

2.3.2  fail

導致fail標誌位置位的有如下常見的情況：

1.      文件不存在；

2.      文件不能創建；

3.      eof標誌位置位；

4.      非法的格式，例如當你期望數字的時候，而文件裏麵卻是字母

 

注意第三種情況，在文件eof的時候也會同時置fail，所以，循環讀取文件的時候，要將fail和eof結合起來使用：在循環判斷中使用fail，fail失敗後再使用eof。

錯誤的用法：

 

正確的用法

 

2.4  fstream的binary打開方式

文件流的打開方式中有一個binary，從字麵意思來看，應該是按照二進製打開文件，然後進行二進製讀寫。

然而這樣理解的話，就陷入了C++的陷阱：binary實際上和二進製讀寫沒有關係，binary隻是為了告訴係統是否將不同操作係統間特定的字符替換，最典型的是換行符，在windows上是/r/n，而在Unix類係統上是/n，如果加了這個binary標誌，流就不會自動替換。

 

那C++的fstream流如何進行二進製讀寫呢？其實很簡單：隻需要調用get/read和put/write即可。也就是說：是否是二進製讀寫和文件打開方式無關，而是和調用函數有關。如果使用<<和>>，則就是按照字符流進行讀寫；如果使用get/read和put/write，則按照二進製讀寫。

 

前麵說過流是character sequences flow，那為什麼這裏又說fstream能夠按照二進製讀寫呢？由於沒有研究過相關的實現代碼，因此這裏無法給出分析，個人推斷應該是流的內部實現將字符流轉換為二進製了。