C++流混淆：istreambuf_iterator与istream_iterator有什么区别？

Question

istreambuf_iterator 和 istream_iterator 的区别是什么？ 并且一般而言，streams 和 streambufs 有什么不同？ 我真的找不到任何清晰的解释，所以决定在这里提问。

- dextrey

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请参见what-exactly-is-streambuf-how-do-i-use-it。 - Chen Li

Answer 1

IOstreams使用streambuf作为它们的输入/输出源/目标。实际上，streambuf系列负责处理I/O操作，而IOstream系列仅用于格式化和字符串转换。

现在，istream_iterator采用一个模板参数来表示从streambuf中提取出的未经格式化的字符串序列应该被格式化为什么类型，例如istream_iterator<int>会将所有传入的文本（以空白字符分隔）解释为int。

另一方面，istreambuf_iterator只关心原始字符，并直接迭代传递给它的istream相关联的streambuf。

通常情况下，如果您只关心原始字符，请使用istreambuf_iterator。如果您关心格式化的输入，请使用istream_iterator。

以上所有内容也适用于ostream_iterator和ostreambuf_iterator。

- Xeo

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通常情况下，如果您只对原始字符感兴趣，请使用istream_iterator，这应该是istreambuf_iterator吗？ - Mankarse

只有一个小细节：iostream家族本身并不真正执行太多的格式化工作——这主要是委托给与流相关联的区域设置。 iostream基本上是一个“媒人”，将区域设置与streambuf组合在一起。 然而，大部分真正的工作都是委托给其中一个。 - Jerry Coffin

@Jerry：我不想深入探讨区域设置这种奇怪的东西，因为我自己也不太理解，所以就此打住了。 - Xeo

@Xeo：尽管我很想这样做，但我肯定不能责怪你！ - Jerry Coffin

@Jerry：如果你愿意的话，可以在这个答案中添加本地化内容，或者自己写一个答案。;) - Xeo

@Xeo 很棒的答案，谢谢！ - Gilad

Answer 2

这是一个非常不好保密的秘密: 实际上，iostream与在您的计算机上读写文件几乎没有任何关系。

iostream基本上只是作为流缓冲区和区域设置之间的“媒人”：

iostream存储了有关如何进行转换的一些状态（例如转换的当前宽度和精度）。 它使用这些状态指导区域设置如何在哪里进行转换（例如，在该缓冲区中将此数字转换为字符串，宽度为 8，精度为 5）。

虽然您没有直接询问，但区域设置实际上只是一个容器--但（出于奇怪性）是一种类型安全的异构容器。 它所包含的内容是facets。 facet对象定义整个locale的一个单独facet。 标准定义了许多facets，用于从读取和写入数字（num_get，num_put）到分类字符（ctype facet）的所有内容。

默认情况下，流将使用“C”区域设置。这很基础--数字只是以数字串的形式转换，它只将26个小写英文字母和26个大写英文字母识别为字母，等等。 但是，您可以使用您选择的不同locale imbue流。 您可以通过指定字符串中的名称选择要使用的区域设置。 特别有趣的一种是由空字符串选择的一种。 使用空字符串基本上告诉运行时库选择它“认为”最合适的区域设置，通常基于用户如何配置操作系统。 这使得代码能够以本地化格式处理数据，而无需明确编写任何特定的区域设置。

因此，istream_iterator和 istreambuf_iterator 之间的基本区别在于通过 istreambuf_iterator 输出的数据没有经过大部分语言环境执行的转换，但是通过 istream_iterator 输出的数据已经被语言环境转换。
就值得一提的是，在读取来自 istreambuf（通过迭代器或其他方式）的数据时，会执行一小部分基于语言环境的转换：除了各种“格式化”类型的事情之外，语言环境还包含一个 codecvt facet，它用于将某些外部表示形式转换为某些内部表示形式（例如，从UTF-8到UTF-32）。
忽略它们都存储在语言环境中可能更有意义，只考虑涉及到的单个facet：

因此，istream_iterator 和 istreambuf_iterator 之间的真正区别在于对来自任一方的数据都执行了一点转换（至少存在潜在性），但是从 istreambuf_iterator 获得的数据进行的转换较少。

- Jerry Coffin

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这就是我不想使用iostreams的原因，因为我不想涉及到codecvt。 - Pavel P

在我的情况下，我完全避免使用它们，我从不使用它们。我更喜欢printf而不是所有那些疯狂的尖括号和极其缓慢的性能。我们曾多次发现性能问题与iostream的使用有关。 - Pavel P

@Pavel：好的，如果你更喜欢使用printf，那就用它吧。如果你想要一个存储原始数据的流缓冲区，你当然也可以这样做（只是不太确定为什么你会问这个问题，如果你并不想要它的话）。 - Jerry Coffin

直接使用streambufs处理原始二进制数据怎么样，这是可能的吗？这意味着我想知道是否可以使用常规iostreams而不涉及codecvt并且不编写任何自定义流或类似的内容。因此，二进制的常规格式化输出至少与printf相似，而不是慢100倍。请注意，据我所知，在Linux / GCC上的iostream没有这些问题，而在Windows / VS上的iostreams存在这些问题。 - Pavel P

@Pavel：除非你做了什么极其错误的事情（例如，在只需要\n的地方使用std::endl），否则iostreams在速度上与C I/O相当竞争力。https://dev59.com/THI-5IYBdhLWcg3wTWZu#1926432 - Jerry Coffin