如果 struct 发生更改，如何将其读写到二进制文件中

Question

我有以下结构体

struct MyStruct
{
    int     param1;
    float   param2;
    double  param3;
}

我可以使用以下方式将其写入二进制文件：

fstream binary_file(file, ios::out|ios::binary); 
binary_file.seekg(0, ios::beg);
binary_file.write((char *)aStruct,sizeof(MyStruct));
binary_file.close();

我可以使用以下方式进行恢复：

ifstream binary_file;
binary_file.open(file, ios::binary);
binary_file.seekg(0, ios::beg);
binary_file.read((char *)aStruct, sizeof(MyStruct));
binary_file.seekg (0, ios::end);
binary_file.close();

这一切都很顺利。现在更改结构的定义为：

struct MyStruct
{
    int     param1;
    float   param2;
    double  param3;
    int     paramA;
    float   paramB;
    double  paramC
}

问题是，如果我读取一个在定义更改之前编写的文件，param1、param2和param3是否总是被正确设置，并且我能确定paramA、paramB和paramC不会被分配任何垃圾？参数将只会添加到结构体的末尾。

根据参考文献，ifstream read函数应该在读取指定位数之前遇到eof时停止读取，所以希望这听起来就像它听起来那么简单。我的测试也表明，问题的答案是肯定的，但是我想确认一下，因为我一直在阅读关于二进制文件中填充的内容，不完全理解它的工作原理。

- joaerl

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你测试过看结果是什么吗？ - Ian Medeiros

我的测试结果是，param1、param2和param3被正确设置，而paramA、paramB和paramC的值分别为0、0.0f和0.0。然而，我只是想确保这不仅仅是巧合。 - joaerl

请查看谷歌的Protocol Buffers，以获取可以处理此类情况下结构版本控制的代码。 - Jonathan Leffler

Answer 1

问题是，如果我读取一个在定义更改之前编写的文件，那么param1、param2和param3是否总是被正确设置？

是的，你可以确定这一点。

我能确定paramA、paramB和paramC不会被分配任何垃圾吗？

也是正确的，但有一个例外：除非这些字段在构造函数中初始化，否则在读取后它们将保持未初始化（即包含“垃圾”）。

最后，请注意，这个技巧只适用于从二进制文件中读取单个struct。如果你需要保存这样的struct数组，你必须存储写入数据时有效的sizeof，否则你将无法正确地分割数组。

显然，即使没有在struct末尾添加新字段，改变到不同的编译器或同一编译器的不同版本也可能破坏这个方案。

- Sergey Kalinichenko

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感谢您的快速回复。如果我没有为我的结构体(specify a constructor)指定一个构造函数，是否有一个“默认”构造函数将初始化成员变量？以下帖子似乎表明了这一点：https://dev59.com/IGsy5IYBdhLWcg3w2Bk6 - joaerl

我认为这不安全。如果新属性导致结构的填充发生变化，第一个属性可能会出现垃圾值。 - Mark B

@joaerl 这个链接中的答案说你会得到一个默认构造函数，但它也说，根据字段的类型，构造的字段可能保持未初始化状态。在你的情况下，这些字段肯定会保持未初始化状态，因为它们是基本的 C++ 类型。 - Sergey Kalinichenko

@MarkB 我认为标准不允许编译器在新添加的字段之前更改字段间的填充；只有旧字段中最后一个和新添加字段中第一个之间的填充可以更改。这种额外的填充没有任何影响，因为文件中没有数据会进入这个新的“间隙”。 - Sergey Kalinichenko

@dasblinkenlight 考虑一个略微不同的结构体：struct test { int a; int b; int c; }; 改为 struct test2 { int a; int b; int c; double d; };。你是在暗示编译器会在 test2 中使 d 未对齐吗？ - Mark B

@MarkB 绝对不是这样！我的建议是，如果有的话，原始成员a、b和c之间的间隙将保持不变。它们与d之间的间隙对读取数据的代码没有影响，因为在原始的struct中没有足够的数据来填充这个间隙。 - Sergey Kalinichenko

Answer 2

这可能适用于您，也可能不适用。

如果编译器在添加新属性时更改原始属性的填充，则将无法读取原始值。

如果填充（和字节序）未更改，则您很可能能够成功从文件中恢复单个记录，并且新属性中只有未初始化的数据。

- Mark B