Есть ли потоки двоичной памяти в C ++

Question

Я обычно использую stringstream для записи в строку в памяти. Есть ли способ записи в буфер символов в двоичном режиме? Рассмотрим следующий код:

stringstream s;
s << 1 << 2 << 3;
const char* ch = s.str().c_str();

Память на ch будет выглядеть следующим образом: 0x313233 - ASCII-коды символов 1, 2 и 3. Я ищу способ записать двоичные значения сами. То есть я хочу 0x010203 в памяти. Проблема в том, что я хочу иметь возможность написать функцию

void f(ostream& os)
{
    os << 1 << 2 << 3;
}

И решить, что за поток использовать. Примерно так:

mycharstream c;
c << 1 << 2 << 3; // c.data == 0x313233;
mybinstream b;
b << 1 << 2 << 3; // b.data == 0x010203;

Есть идеи?

Answer 1

Для чтения и записи двоичных данных в потоки, включая строковые потоки, используйте функции-члены read () и write (). Так

unsigned char a(1), b(2), c(3), d(4);
std::stringstream s;
s.write(reinterpret_cast<const char*>(&a), sizeof(unsigned char));
s.write(reinterpret_cast<const char*>(&b), sizeof(unsigned char));
s.write(reinterpret_cast<const char*>(&c), sizeof(unsigned char));
s.write(reinterpret_cast<const char*>(&d), sizeof(unsigned char));

s.read(reinterpret_cast<char*>(&v), sizeof(unsigned int)); 
std::cout << std::hex << v << "\n";

Это дает 0x4030201 в моей системе.

Edit: Чтобы сделать это прозрачным с помощью операторов вставки и извлечения (<< и >>), лучше всего создать производный потоковый буфер, который делает правильные вещи, и передать его любым потокам, которые вы хотите использовать.

Answer 2

Ну, просто используйте символы, а не целые числа.

s << char(1) << char(2) << char(3);

Answer 3

Вы можете делать такие вещи с шаблонами. Например:

//struct to hold the value:
template<typename T> struct bits_t { T t; }; //no constructor necessary
//functions to infer type, construct bits_t with a member initialization list
//use a reference to avoid copying. The non-const version lets us extract too
template<typename T> bits_t<T&> bits(T &t) { return bits_t<T&>{t}; }
template<typename T> bits_t<const T&> bits(const T& t) { return bits_t<const T&>{t}; }
//insertion operator to call ::write() on whatever type of stream
template<typename S, typename T>
S& operator<<(S &s, bits_t<T> b) {
    return s.write((char*)&b.t, sizeof(T));
}
//extraction operator to call ::read(), require a non-const reference here
template<typename S, typename T>
S& operator>>(S& s, bits_t<T&> b) {
    return s.read((char*)&b.t, sizeof(T));
}

Можно использовать некоторую очистку, но это функционально. Например:

//writing
std::ofstream f = /*open a file*/;
int a = 5, b = -1, c = 123456;
f << bits(a) << bits(b) << bits(c);

//reading
std::ifstream f2 = /*open a file*/;
int a, b, c;
f >> bits(a) >> bits(b) >> bits(c);

Answer 4

перегрузка некоторых необычных операторов работает довольно хорошо. Здесь ниже я решил перегрузить <= </strong>, потому что он имеет ту же ассоциативность слева направо, что и << </strong> и имеет как-то близкий внешний вид ...

#include <iostream>
#include <stdint.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

ostream & operator<= (ostream& cout, string const& s) {
    return cout.write (s.c_str(), s.size());
}
ostream & operator<= (ostream& cout, const char *s) {
    return cout << s;
}
ostream & operator<= (ostream&, int16_t const& i) {
    return cout.write ((const char *)&i, 2);
}
ostream & operator<= (ostream&, int32_t const& i) {
    return cout.write ((const char *)&i, 4);
}
ostream & operator<= (ostream&, uint16_t const& i) {
    return cout.write ((const char *)&i, 2);
}
ostream & operator<= (ostream&, uint32_t const& i) {
    return cout.write ((const char *)&i, 4);
}

int main() {
    string s("some binary data follow : ");

    cout <= s <= " (machine ordered) : " <= (uint32_t)0x31323334 <= "\n"
         <= s <= " (network ordered) : " <= htonl(0x31323334) ;
    cout << endl;

    return 0;
}

Есть несколько недостатков:

• новое значение <= </strong> может смутить читателей или привести к неожиданным результатам:

  cout <= 31 <= 32;
  

  не даст тот же результат, что и

  cout <= (31 <= 32);
  

• при чтении кода четко не упоминается порядок байтов показано в приведенном выше примере.

• он не может просто смешиваться с << </strong>, потому что он не принадлежит та же группа приоритетов. Я обычно использую скобки, чтобы уточнить такие как:

  ( cout <= htonl(a) <= htonl(b) ) << endl;
  

Answer 5

Для этого варианта использования я реализовал «оператор необработанного сдвига»:

template <typename T, class... StreamArgs>
inline std::basic_ostream<StreamArgs...> &
operator <= (std::basic_ostream<StreamArgs...> & out, T const & data) {
        out.write(reinterpret_cast<char const *>(&data), sizeof(T));
        return out;
}

Положите его где-нибудь удобно и используйте его так:

std::cout <= 1337 <= 1337ULL <= 1337. <= 1337.f;

Преимущества:

• 1010 * цепной *
• автоматический sizeof()
• также принимает массивы и экземпляры struct / class

Недостатки:

• небезопасно для не POD-объектов: утечки указателей и отступов
• вывод зависит от платформы: заполнение, порядковый номер, целочисленные типы