安全地重载流运算符>>

Question

有大量关于重载 operator<< 以模仿 toString() 风格的方法将一个复杂对象转换为字符串的信息可用。 我也有兴趣实现反向操作，即使用 operator>> 将字符串反序列化为对象。

通过检查 STL 源代码，我已经收集到:

istream &operator>>(istream &, Object &);

哪种函数签名是正确的，可以反序列化一个类型为Object的对象。不幸的是，我一直不知道如何正确实现这个函数——特别是如何处理错误：

1. 如何在流中指示无效数据？抛出异常？
2. 如果流中存在格式不正确的数据，应该处于什么状态？
3. 在返回操作符链引用之前，是否应重置任何标志位？

- Michael Koval

Answer 1

1. 如何指示流中的无效数据？抛出一个异常吗？

您应该设置fail位。如果流的用户想要抛出异常，他可以配置流（使用istream::exceptions），然后流将相应地抛出异常。然后我会这样做。

stream.setstate(ios_base::failbit);

2. 如果流中存在格式错误的数据，它应该处于什么状态？

对于不符合所需读取格式的格式错误数据，通常应该设置fail位。对于内部流特定错误，使用bad位（例如，如果未连接到流的缓冲区）。

3. 在返回操作符连锁的引用之前，是否应该重置任何标志位？

我没有听说过这种情况。

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要检查流是否处于良好状态，可以使用istream::sentry类。创建一个对象，将流和true传递给它（告诉它不要立即跳过空格）。如果设置了eof、fail或bad位，则sentry将计算为false。

istream::sentry s(stream, true);
if(!s) return stream;
// now, go on extracting data...

- Johannes Schaub - litb

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在尝试执行任何操作之前，请确保您检查了“失败”位。 如果已经设置，只需返回流即可。 - KTC

谢谢您的建议，特别是使用“失败”位而不是异常。除了设置“失败”位之外，我是否需要对流的内容做出任何保证？例如，如果我设置了“失败”位，流是否应该保持不变？ - Michael Koval

不从流中读取任何字符来处理格式错误的输入几乎是不可能的。你需要任意回溯。通常的行为是消耗有效的前缀。 - AProgrammer

在operator>>中，就像对于简单类型所做的那样（起初尽管浮点数是唯一的情况），返回失败并消费有效前缀。在用户代码中，您可以通过从stringstream中读取完整行然后解析该行来为用户提供更好的诊断。但是，在进行设计用于错误报告的完整词法分析器/解析器时，有时需要这样做。 - AProgrammer

我只会使用有效的前缀，然后保持不变。如果需要尝试解析而不实际消耗任何内容，则我不再使用iostreams。它们对于此类操作过于不灵活。我将使用C流或iostreams的低级“读取”接口，并创建自己的预读缓冲区。 - Johannes Schaub - litb

Answer 2

一些额外的说明：

• 实现operator>>时，您可能应该考虑使用bufstream而不是其他重载的operator>>;

• 操作期间发生的异常应转换为failbit或badbit（取决于所使用的类，streambuf的成员可能会抛出异常）;

• 设置状态可能会引发异常；如果您在捕获异常后设置状态，则应传播原始异常而不是由setstate引发的异常；

• 宽度是一个需要注意的字段。如果您正在考虑它，您应该将其重置为0。如果您正在使用其他operator>>来执行基本工作，则必须从接收到的宽度计算您传递的宽度；

• 考虑考虑区域设置。

Lange和Kreft（Standard C++ IOStreams和Locales）更详细地介绍了这一点。他们提供了一个错误处理的模板代码，大约需要一页。

- AProgrammer

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为什么您建议使用bustream而不是其他重载（例如istream）？我一定会查看Lange和Kreft的工作 - 它听起来就像我正在寻找的东西。 - Michael Koval

嗨，我看到Michael和AProgrammer都不太活跃，所以如果有其他人看到这个问题：为什么bustream比overloading更好？ - Tomer

Answer 3

关于标志位，我不确定是否有任何标准存在，但最好将其重置。

Boost库提供了很棒的RAII封装，可用于这种情况：IO State Savers。

- Eugene

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我认为这并不是设计用于提取器的，而是由用户代码使用。 - AProgrammer

我看不出有什么区别。它们也可以在输入流上工作，因此如果您想将标志设置回原来的状态，可以这样做，比手动设置更好。影响流程方式奇怪的提取器基本上是损坏的。 - Eugene