如何使用 std::ifstream 從文件讀取字節到 std::array？

Question

下面的程序嘗試打開一個 rom 文件並將其加載到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;
}

當我使用 g++ 運行上面的程序時，出現以下錯誤

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);
      |            ~~~~~~~~~~~^~~

在我看來std::istream只適用於char而不是unsigned char 。 當我將類型從uint8_t更改為char 。 該程序編譯並運行沒有問題。 有沒有辦法讓std::istream與uint8_t工作？

Answer 1

std::istream是根據char_type編寫的，只是char ，類似地， std::istream::read也是一樣的。

傳統的方法是reinterpret_cast<char*>您正在閱讀的指針：

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

盡管在許多情況下使用reinterpret_cast經常被人反對，但在這種情況下，它既是必要的又是安全的，因為指向char指針能夠為任何具有與父對象相同可達性的對象（在這種情況下，與整個array對象相同的可達性）。

實際上，如果您檢查 cppreference 上的std::istream::read頁面，即使它使用類似的示例來讀取原始二進制文件：

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

---

也就是說，在技術上有一種替代方法可以做到這一點——盡管不推薦這樣做。 各種stream類在字符類型（ basic_*stream<...> ）上模板化，其中std::ifstream是其別名。 從技術上講，您可以嘗試實例化std::basic_ifstream<unsigned char>並從中read而無需std::basic_ifstream<unsigned char> 。 但是，這樣做時，您可能需要實現自定義std::char_traits —— 因為 C++ 標准不要求使用有signed或unsigned字符類型（例如std::char_traits<unsigned char>不能保證有效）