c++ - 对 `std::istreambuf_iterator` 的用法感到困惑

Question

我已经使用 << 为对象实现了反序列化例程流运算符。例程本身使用 istreambuf_iterator<char>从流中一个一个地提取字符，以构造对象。

最终，我的目标是能够使用 istream_iterator<MyObject> 遍历流并将每个对象插入 vector .非常标准，除了我无法获得 istream_iterator 停止到达流末尾时迭代。现在，它只是永远循环，即使调用 istream::tellg()表明我在文件的末尾。

这是重现问题的代码:

struct Foo
{
    Foo() { }    
    Foo(char a_, char b_) : a(a_), b(b_) { }

    char a;
    char b;
};

// Output stream operator
std::ostream& operator << (std::ostream& os, const Foo& f)
{
    os << f.a << f.b;
    return os;
}

// Input stream operator
std::istream& operator >> (std::istream& is, Foo& f)
{
    if (is.good()) 
    {
        std::istreambuf_iterator<char> it(is);
        std::istreambuf_iterator<char> end;

        if (it != end) {
            f.a = *it++;
            f.b = *it++;
        }
    }
    return is;
}

int main()
{
    {
        std::ofstream ofs("foo.txt");
        ofs << Foo('a', 'b') << Foo('c', 'd');
    }

    std::ifstream ifs("foo.txt");
    std::istream_iterator<Foo> it(ifs);
    std::istream_iterator<Foo> end;
    for (; it != end; ++it) cout << *it << endl; // iterates infinitely
}

我知道在这个简单的示例中我什至不需要 istreambuf_iterator，但我只是想简化问题以便人们更有可能回答我的问题。

所以这里的问题是，即使 istreambuf_iterator到达流缓冲区的末尾，实际流本身不会进入 EOF状态。调用 istream::eof()返回 false，即使 istream::tellg()返回文件中的最后一个字节，istreambuf_iterator<char>(ifs)与 istreambuf_iterator<char>() 比较真实，这意味着我肯定在流的末尾。

我查看了 IOstreams 库代码以了解它是如何确定一个 istream_iterator在最后位置，基本上它检查是否 istream::operator void*() const评估为 true .这个 istream 库函数简单地返回:

return this->fail() ? 0 : const_cast<basic_ios*>(this);

换句话说，它返回 0 (false) 如果设置了 failbit。然后它将此值与默认构造的 istream_iterator 实例中的相同值进行比较以确定我们是否在最后。

所以我尝试在我的 std::istream& operator >> (std::istream& is, Foo& f) 中手动设置故障位istreambuf_iterator 时的例行程序与结束迭代器比较为真。这工作得很好，并正确地终止了循环。但是现在我真的很困惑。似乎istream_iterator 绝对检查std::ios::failbit为了表示“流结束”条件。但这不就是std::ios::eofbit吗？是为了？我以为failbit用于错误条件，例如如果 fstream 的基础文件打不开什么的。

那么，为什么我需要调用 istream::setstate(std::ios::failbit)让循环终止？

Answer 1

当您使用 istreambuf_iterator 时，您正在操作 istream 对象的底层 streambuf 对象。 streambuf 对象对其所有者(istream 对象)一无所知，因此调用 streambuf 对象上的函数不会更改 istream 对象。这就是当您到达 eof 时未设置 istream 对象中的标志的原因。

做这样的事情:

std::istream& operator >> (std::istream& is, Foo& f)
{
    is.read(&f.a, sizeof(f.a));
    is.read(&f.b, sizeof(f.b));
    return is;
}

编辑

我在我的调试器中单步执行代码，这就是我的发现。 istream_iterator 有两个内部数据成员。指向关联的 istream 对象的指针，以及模板类型的对象(在本例中为 Foo)。当你调用++it 时，它会调用这个函数:

void _Getval()
{    // get a _Ty value if possible
    if (_Myistr != 0 && !(*_Myistr >> _Myval))
        _Myistr = 0;
}

_Myistr 是istream 指针，_Myval 是Foo 对象。如果你看这里:

!(*_Myistr >> _Myval)

这就是它调用您的运算符>> 重载的地方。它调用运算符(operator)!在返回的 istream 对象上。正如你所见here ， 运算符(operator)!只有在设置了 failbit 或 badbit 时才返回 true，eofbit 不会这样做。

那么，接下来会发生什么，如果设置了 failbit 或 badbit，则 istream 指针变为 NULL。下次您将迭代器与结束迭代器进行比较时，它会比较 istream 指针，两者均为 NULL。