插入器和提取器读取/写入二进制数据与文本

Question

我一直在尝试阅读iostreams并更好地理解它们。偶尔我发现它强调插入器（<<）和提取器（>>）意在用于文本系列化。这几个地方，但这篇文章是一个很好的例子：

http://spec.winprog.org/streams/

的<iostream>宇宙中，存在其中< <和>>在流般的方式使用尚未做案件外不遵守任何文本惯例。例如，使用Qt的QDataStream当他们写的二进制编码数据：

http://doc.qt.nokia.com/latest/qdatastream.html#details

在语言层面上，< <和>>运营商属于您的项目超载（QDataStream不会因此有什么显然是可以接受） 。我的问题是，对于那些使用<iostream>来使用< <和>>运算符来实现二进制编码和解码的人来说，这是否被认为是不好的做法。是否有（例如）任何期望，如果写入磁盘上的文件，该文件应该可以通过文本编辑器查看和编辑？

应该一直使用其他方法名称并将它们基于read()和write()？还是应该考虑文本编码仅仅是与标准库iostream集成的类可以选择忽略的默认行为？

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UPDATE在这个关键术语的问题似乎是I/O被“格式化”与“格式化”（而不是术语“文本”与“二进制”）的区别。我发现这个问题：

writing binary data (std::string) to an std::ofstream?

它已经从@ TomalakGeret'kal说“我不想使用< <的二进制数据反正我的大脑把它读成‘格式化输出’评论这不是你正在做的事情，再次，它是完全有效的，但我不会像这样混淆我的大脑。“

该问题的接受答案表示，只要您使用ios::binary就可以。这似乎加强了“辩论中没有错”的一面......但我仍然没有看到有关这个问题的权威来源。

Answer 1

其实运营商<<和>>是位移运营商;严格地说，将它们用于I/O已经是一种误用。然而，这种滥用与运营商自身的重载程度一样大，而今天的I/O是它们最常用的用法，因此它们被广泛认为是I/O插入/提取操作符。我非常肯定，如果没有iostreams的先例，没有人会使用这些运算符进行I/O（特别是使用具有可变模板的C++ 11，解决了使用这些运算符解决iostreams的主要问题，更清洁的方式）。另一方面，从语言的角度来看，超载operator<<和operator>>可以表示任何你想要他们的意思。

所以这个问题归结为什么将是一个可接受的使用这些运营商。为此，我认为必须区分两种情况：首先，新的重载工作在iostream类上;其次，新的重载工作在其他类上，可能设计为像iostream一样工作。

让我们考虑一下iostream类上的第一个新操作符。让我从观察iostream类都是关于格式化（和相反的过程，可以称为“deformatting”）的观察开始;“lexing”恕我直言，因为提取器不会确定类型，但只是尝试根据给定的类型来解释数据）。负责原始数据实际I/O的类是streambuf。但请注意，一个正确的二进制文件是而不是一个文件，您只需转储内部原始数据。就像一个文本文件（实际上更是如此），一个二进制文件应该包含一个指定的数据编码。特别是如果这些文件需要在不同的系统上读取。因此，对于二进制文件，格式化输出的概念也是非常有意义的;只是格式不同（例如，写一个预先确定数量的字节，其中最重要的字节先写入一个整数值）。

iostreams本身是用于处理文本文件的类，也就是说，文件的内容被解释为数据的文本表示。许多内置行为已针对此进行了优化，如果在二进制文件上使用，则可能会导致问题。一个明显的例子是，默认情况下，在任何输入尝试之前都会跳过空格。对于二进制文件，这显然是错误的行为。另外，使用语言环境对二进制文件没有意义（尽管有人可能会争辩说可能存在“二进制语言环境”，但我不认为区域设置为iostream定义提供了适当的接口）。因此，我会说写二进制operator<<或operator>> iostream类将是错误的。

另一种情况是您为二进制输入/输出定义一个单独的类（可能重用streambuf图层来执行实际的I/O）。由于我们现在谈论不同的阶级，所以上面的论述不再适用。所以现在的问题是：I/O上的operator<<和operator>>应该被认为是“文本插入/提取操作符”还是更一般地被认为是“格式化的数据插入/提取操作符”？标准类只将它们用于文本，但是，根本没有用于二进制I/O插入/提取的标准类，所以标准用法不能区分这两者。

我个人会说，二进制插入/提取足够接近文本插入/提取，这种用法是合理的。请注意，您也可以制作有意义的二进制I/O操纵器，例如bigendian,littleendian和intwidth(n)来确定整数将被输出的格式。

除此之外，还有那些不是真正I/O（甚至你甚至不会想到使用streambuf层）的东西，就像读取或插入容器一样。在我看来，这已经构成了运营商的滥用，因为那里的数据没有被翻译成不同的格式。它只是存储在一个容器中。

Answer 2

标准中iostreams的抽象是文本格式的数据流 ;不支持任何非文本格式。 这是iostreams的抽象。 定义了一个不同的流类，其抽象是一种二进制格式， 没有错，但在iostream中这样做可能会破坏现有代码，而不是 的工作。

Answer 3

重载运算符>>和< <执行格式化IO。其余的IO函数（put，get，read，write等）执行未格式化的IO。未格式化的IO意味着IO库只接受缓冲区，即输入的无符号字符序列。此缓冲区可能包含文本消息或二进制内容。解释缓冲区是应用程序的责任。但是，格式化的IO会考虑到区域设置。对于文本文件，根据应用程序运行环境的不同，在输入/输出操作中可能会发生一些特殊字符转换，以使其适应系统特定的文本文件格式。在许多环境中，例如大多数基于UNIX的系统，将文件作为文本文件或二进制文件打开没有区别。请注意，您可能会为您自己的类型重载操作员>>和< <。这意味着您可以将不带语言环境信息的格式化IO应用于您自己的类型，尽管这有点棘手。