读取和写入结构向量到文件

Question

我在 Stack Overflow 和其他一些网站上读过一些关于将向量写入文件的文章。我已经实现了我认为有效的方法，但遇到了一些麻烦。结构中的数据成员之一是类字符串，当读回向量时，该数据会丢失。此外，在编写第一次迭代后，其他迭代会导致 malloc 错误。如何修改下面的代码以实现我所需的功能，将向量保存到文件中，然后在程序再次启动时将其读回？目前，读取是在类的构造函数中完成的，写入是在析构函数中完成的，该类的唯一数据成员是向量，但具有操作该向量的方法。

这是我的读/写方法的要点。假设向量elements...

读：

ifstream infile;
infile.open("data.dat", ios::in | ios::binary);
infile.seekg (0, ios::end);
elements.resize(infile.tellg()/sizeof(element));
infile.seekg (0, ios::beg);
infile.read( (char *) &elements[0], elements.capacity()*sizeof(element));
infile.close();

写：

ofstream outfile;
outfile.open("data.dat", ios::out | ios::binary | ios_base::trunc);
elements.resize(elements.size());
outfile.write( (char *) &elements[0], elements.size() * sizeof(element));
outfile.close();

结构元素：

struct element {
int id;
string test;
int other;        
};

Answer 1

在C++中，一般不能像那样直接读写内存和直接写入磁盘。特别是，您的struct元素包含一个string，它是一个非POD数据类型，因此无法直接访问。

一个思想实验可能有助于澄清这一点。您的代码假定所有 element 值的大小相同。如果字符串测试值之一比您假设的长，会发生什么情况？您的代码如何知道读取和写入磁盘时使用什么大小？

您需要阅读序列化，了解有关如何处理此问题的更多信息。

Answer 2

您的代码假设所有相关数据都直接存在于向量内部，而字符串是固定大小的对象，它们具有可以在堆上添加其可变大小内容的指针。您基本上是保存指针而不是文本。您应该编写一些字符串序列化代码，例如：

bool write_string(std::ostream& os, const std::string& s)
{
    size_t n = s.size();
    return os.write(n, sizeof n) && os.write(s.data(), n);
}

然后您可以为您的结构编写序列化例程。有几个设计选项：
- 许多人喜欢声明可以容纳 std::ostream 的 Binary_IStream / Binary_OStream 类型，但作为不同的类型可以用于创建一组单独的序列化例程：

operator<<(Binary_OStream& os, const Some_Class&);

或者，您可以在处理时放弃通常的流表示法二进制序列化，并使用函数调用表示法。显然，让相同的代码正确输出二进制序列化和人类可读的序列化是很好的，因此基于运算符的方法很有吸引力。

如果对数字进行序列化，则需要决定是以二进制格式还是 ASCII 格式进行序列化。对于纯二进制格式，需要可移植（即使在同一操作系统上的 32 位和 64 位编译之间），您可能还需要付出一些努力来编码和使用类型大小元数据（例如 int32_t 或 int64_t？）作为字节顺序（例如，考虑网络字节顺序和 ntohl() 系列函数）。使用 ASCII，您可以避免其中一些考虑因素，但它的长度可变，并且写入/读取速度可能较慢。下面，我随意使用带有“|”的 ASCII数字的终止符。

bool write_element(std::ostream& os, const element& e)
{
    return (os << e.id << '|') && write_string(os, e.test) && (os << e.other << '|');
}

然后对于你的向量：

os << elements.size() << '|';
for (std::vector<element>::const_iterator i = elements.begin();
     i != elements.end(); ++i)
    write_element(os, *i);

读回这个：

std::vector<element> elements;
size_t n;
if (is >> n)
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        element e;
        if (!read_element(is, e))
            return false; // fail
        elements.push_back(e);
   }

......这需要

bool read_element(std::istream& is, element& e)
{
    char c;
    return (is >> e.id >> c) && c == '|' &&
           read_string(is, e.test) &&
           (is >> e.other >> c) && c == '|';
}

......和......

bool read_string(std::istream& is, std::string& s)
{
    size_t n;
    char c;
    if ((is >> n >> c) && c == '|')
    {
        s.resize(n);
        return is.read(s.data(), n);
    }
    return false;
}