如何使用 std::ifstream 到 std::array 从文件中读取字节？

Question

下面的程序尝试打开一个 rom 文件并将其加载到 std::array。

#include <array>
#include <fstream>
#include <iostream>

const std::string ROM_FILE = "cpu_instrs.gb";

int main()
{
    std::array<uint8_t, 0x8000> m_Cartridge;
    std::ifstream istream(ROM_FILE, std::ios::in | std::ios::binary);
    
    istream.seekg(0, std::ios::end);
    size_t length = istream.tellg();
    istream.seekg(0, std::ios::beg);
    
    if (length > m_Cartridge.size())
    {
        length = m_Cartridge.size();
    }
    
    istream.read(m_Cartridge.data(), length);
    
    for (const uint8_t& b : m_Cartridge)
    {
        std::cout << b << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

当我运行上面的程序使用g++时，我得到以下错误

test.cpp: In function 'int main()':
test.cpp:21:34: error: invalid conversion from 'std::array<unsigned char, 32768>::pointer' {aka 'unsigned char*'} to 'std::basic_istream<char>::char_type*' {aka 'char*'} [-fpermissive]
   21 |     istream.read(m_Cartridge.data(), length);
      |                  ~~~~~~~~~~~~~~~~^~
      |                                  |
      |                                  std::array<unsigned char, 32768>::pointer {aka unsigned char*}
In file included from C:/TDM-GCC-64/lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/9.2.0/include/c++/fstream:38,
                 from test.cpp:2:
C:/TDM-GCC-64/lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/9.2.0/include/c++/istream:486:23: note:   initializing argument 1 of 'std::basic_istream<_CharT, _Traits>& std::basic_istream<_CharT, _Traits>::read(std::basic_istream<_CharT, _Traits>::char_type*, std::streamsize) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; std::basic_istream<_CharT, _Traits>::char_type = char; std::streamsize = long long int]'
  486 |       read(char_type* __s, streamsize __n);
      |            ~~~~~~~~~~~^~~

在我看来 std::istream 只适用于 char 而不是 unsigned char。当我将类型从 uint8_t 更改为 char 时。程序编译运行没有问题。有没有办法让 std::istream 与 uint8_t 一起工作？

Answer 1

std::istream写成char_type就是char，同样，std::istream::read也是一样。

常规方法是reinterpret_cast<char*>您正在读取的指针：

istream.read(reinterpret_cast<char*>(m_Cartridge.data()), length);

虽然在许多情况下使用 reinterpret_cast 通常不受欢迎，但在这种情况下，它既是必要的又是安全的，因为指向 char 的指针能够为任何对象别名与父对象相同的可达性（在本例中，与整个 array 对象相同的可达性）。

事实上，如果您查看 cppreference 上的 std::istream::read 页面，即使它使用类似的示例来读取原始二进制文件：

std::uint32_t n;
if(raw.read(reinterpret_cast<char*>(&n), sizeof n)) { ... }

也就是说，从技术上讲，您可以使用另一种方法来执行此操作——尽管不推荐这样做。各种stream类是在字符类型（basic_*stream<...>）上模板化的，其中std::ifstream是其的别名。从技术上讲，您可以尝试从中实例化 std::basic_ifstream<unsigned char> 和 read 而无需强制转换。但是，在这样做时，您可能需要实现自定义 std::char_traits —— 因为 C++ 标准不要求使用 signed 或 unsigned 字符类型（例如 std::char_traits<unsigned char> 不保证有效）

如何使用 std::ifstream 到 std::array 从文件中读取字节？

How to read bytes from file using std::ifstream to std::array?

c++

fstream

stdarray