std::byte的目的是什么？

Question

现在c++17有了std::byte，我正在寻找一种将读取文件的代码转换为读取字节的代码的方法。一个文件包含字节，而不是一堆整数。

然后我阅读了这个问题和这个问题，人们争论说将文件读入字节是错误的，而将文件读入字符是正确的。

如果byte不是为访问内存或类似文件而设计的，那么它的目的是什么呢？正如在另外两个问题中引用的那样：

像char和unsigned char一样，它可以用来访问其他对象占用的原始内存（对象表示），但与这些类型不同，它既不是字符类型也不是算术类型。字节只是一组位，只有按位逻辑运算符才能对其进行定义。

这听起来就像应该用于读取文件而不是字符的确切类型。

- user8370684

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如果您打算操作对象的字节，使用unsigned char*或std::byte*哪个更具表现力？请将其视为词汇类型。 - StoryTeller - Unslander Monica

说实话，我也没有看到它的目的。对其允许的操作似乎是随意的。位操作和加法有什么区别？为什么一个被允许，而另一个被禁止？但我同意StoryTeller的观点，当你只想存储/读取/写入一些字节时，std::byte 是一个更富表现力的名称。除非有人能给我们一个启发性的答案，否则我认为我永远不会使用它，因为unsigned char对我来说已经足够了。 - geza

@geza：理论上讲，像加法这样的运算会为每个比特位赋予意义，而比特操作并不会。如果你的字节表示一个数字（否则你为什么要使用加法），请使用整数类型。 实际上，这会破坏一些位运算技巧，例如 i & (i-1)，它们只想执行位操作。 - MikeMB

@MikeMB：好的例子！这也是我不会使用std::byte的另一个原因。（虽然可以争论应该有一个clearLowestBit(std::byte)函数来进行内部转换，但我真的看不出禁止在字节上进行常规操作（如加法）的好处） - geza

有很多位运算技巧需要使用数值运算，无法使用std函数覆盖它们所有。 - geza

Answer 1

你可能有误解。

byte 非常适用于“访问内存”。当存储器只是一系列字节而不是字符数组时，你应该使用这种类型。

Iostream 类型不能专门使用 byte，因为它们的设计是围绕字符作为它们的接口。也就是说，它们不认为文件是字节序列；它们认为文件是字符序列。 当然，你可以通过使用一两个强制转换直接读入一个 byte 数组。但这不是iostream本地思考的方式。

你必须区分iostream的工作方式和文件的工作方式。毕竟iostream只是一个文件IO库，它远非文件API的全部。

大多数读取二进制数据的文件API会采用 void* 而不是字符数组。像是 std::fread/fwrite等等。

也就是说，你应该把这看作不是关于std::byte的问题，而是关于iostream的问题。这只是其中一件小事。

- Nicol Bolas

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输入输出流又来捣乱了，停止使用它即可。 - Lectem

据我所知，iostream（std::fstream）是处理Unicode文件名的唯一跨平台方式 - 使用std::filesystem::path重载。是否有计划向std::fopen添加类似的重载或提供不同的方法来读取文件中的二进制数据？ - Nikolai

@Nikolai：委员会不愿意对C标准库的API进行修改。但是ifstream API非常适用于读取二进制数据。 - Nicol Bolas

@Nicol Bolas：这条评论表明iostreams不适合用于对文件进行原始访问，这是不正确的吗？也许您可以澄清一下字节和字符之间的确切区别是什么？ - Nikolai