什么是使用C++读取文本文件的最优雅的方式？

Question

我想用C++将文本文件的全部内容读入std::string对象。

使用Python，我可以写成：

text = open("text.txt", "rt").read()

这很简单又优雅。我不喜欢丑陋的东西，所以我想知道——用C++读取文本文件最优雅的方式是什么？ 谢谢。

- Victor Lin

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如果你讨厌丑陋的东西，最好不要使用 C++ :P - OregonGhost

有关优雅性的说明，即使最优雅的iostream解决方案对你来说仍然看起来很丑陋，你可以将其封装在一个漂亮的函数中，这样就不会让你感到难看了 ;) - OregonGhost

关于“丑陋的东西”参数：while(ugly()) encapsulate_more(); - Marco A.

Answer 1

有许多方法，你可以选择最适合你的优雅方式。

读取 char*：

ifstream file ("file.txt", ios::in|ios::binary|ios::ate);
if (file.is_open())
{
    file.seekg(0, ios::end);
    size = file.tellg();
    char *contents = new char [size];
    file.seekg (0, ios::beg);
    file.read (contents, size);
    file.close();
    //... do something with it
    delete [] contents;
}

转换为 std::string：

std::ifstream in("file.txt");
std::string contents((std::istreambuf_iterator<char>(in)), 
    std::istreambuf_iterator<char>());

转换为vector<char>：

std::ifstream in("file.txt");
std::vector<char> contents((std::istreambuf_iterator<char>(in)),
    std::istreambuf_iterator<char>());

使用 stringstream 转换为字符串：

std::ifstream in("file.txt");
std::stringstream buffer;
buffer << in.rdbuf();
std::string contents(buffer.str());

file.txt 只是一个例子，对二进制文件同样适用，只需确保在 ifstream 构造函数中使用 ios::binary。

- Milan Babuskov

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我喜欢你的答案，甚至比我的更好，这不是我经常说的话。干得好！+1 - C. K. Young

实际上，您需要在使用istreambuf_iterator<>构造函数的第一个参数周围添加额外的括号，以防止它被视为函数声明。 - Greg Rogers

@Shadow2531：我觉得在你完成它的某些操作之前不应该将其删除。 - Milan Babuškov

@Ferruccio：请查看Greg Rogers上面的评论。 - Milan Babuškov

第一种解决方案有两个问题。首先，您没有给出大小的类型（应该是int，我假设？），其次char*没有正确终止。这是一个经过测试的版本：ifstream file("..\TESAITest\data\BlueprintManagerTestData.json", ios::in | ios::binary | ios::ate); if (file.is_open()) { file.seekg(0, ios::end); int size = file.tellg(); char *contents = new char[size+1]; file.seekg(0, ios::beg); file.read(contents, size); file.close(); contents[size] = '\0';// 做一些事情 delete[] contents;} - Kevin Dill

Answer 2

这个主题有另一个帖子。

我的解决方案来自于这个帖子（都是一行代码）:

好的解决方案（见米兰的第二个方案）：

string str((istreambuf_iterator<char>(ifs)), istreambuf_iterator<char>());

速度也很快:

string str(static_cast<stringstream const&>(stringstream() << ifs.rdbuf()).str());

- Konrad Rudolph

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实际上，第一个更快，因为它直接操作istream缓冲区，而后者依赖于第一个但添加了一些失败状态位。 - t.g.

@t.g. 第一个使用了非常低效的复制方式来构建字符串，没有预先分配空间，这导致了很多重新分配内存的情况。第二个则预先分配了所需大小的缓冲区。 - Konrad Rudolph

我刚用VC++10测试了一下，实际上这取决于文件大小。对于较小的文件来说，第一种速度更快；对于较大的文件，第二种更快，这好像证明了你所说的。 - t.g.

string str((istreambuf_iterator<char>(ifs))); 对我来说运行良好，有什么问题吗？ - Thomas E

@ThomasE 它使用了一个不存在的构造函数重载。不知道为什么它可以在你的编译器上工作，也不知道它到底做了什么。 - Konrad Rudolph

https://dev59.com/RnVC5IYBdhLWcg3wvT_g#1EwooYgBc1ULPQZF_Shd - Nae

Answer 3

你似乎把"少量代码"的优雅看作是一种确定的属性。这在某种程度上是主观的。有些人会说省略所有错误处理并不优雅。有些人会说清晰而紧凑的代码很容易理解，这就是优雅。

编写自己的一行函数/方法来读取文件内容，但在表面下使其严格和安全，并且您将涵盖优雅的两个方面。

祝一切顺利。

/罗伯特

- Robert A

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推论：优雅的代码在实际表现中才能看出其优雅之处；不同编程语言和范式下的优雅代码概念有所区别。C++程序员认为优雅的代码可能会让Ruby或Python程序员感到可怕，反之亦然。 - Rob

Answer 4

但要注意，C++字符串（或更具体地说，STL字符串）与C字符串一样，不能容纳任意长度的字符串 - 当然不行！

请查看成员max_size()，它给出了字符串可能包含的最大字符数。这是一个实现定义的数字，并且在不同平台之间可能不可移植。Visual Studio为字符串提供约4GB的值，其他平台可能仅提供64k，而在64位平台上，它可能会给您提供非常巨大的东西！这取决于情况，当然通常您会在达到4GB限制之前很长时间遇到内存耗尽的bad_alloc异常...

顺便说一句：max_size()也是其他STL容器的成员！它将为您提供某种类型（对于您实例化容器的类型）的元素数量，该容器将（理论上）能够容纳。

因此，如果您正在从未知来源的文件中读取，则应：
- 检查其大小并确保其小于max_size()
- 捕获并处理bad_alloc异常

还有一点： 为什么您渴望将文件读入字符串？我希望进一步通过逐步解析等方式进行处理，对吧？因此，您可以将其读入stringstream（基本上只是一些语法糖），并进行处理。但是，您也可以直接从文件中读取进行处理。因为如果正确编程，stringstream可以无缝地被文件流（即文件本身）替换。或者也可以通过任何其他输入流进行替换，它们都共享相同的成员和运算符，因此可以无缝地互换！

对于处理本身：编译器还可以自动化许多操作！例如，假设您想将字符串标记化。在定义适当的模板时，以下操作：
- 从文件中读取（或从字符串或任何其他输入流中读取）
- 对内容进行标记化
- 将所有找到的标记推入STL容器中
- 按字母顺序排序标记
- 消除任何重复值
所有这些操作都可以在一行C++代码中完成（除了模板本身和错误处理之外）！这只是一个std::copy()函数的单个调用！只需搜索“token iterator”，您就会了解我所说的意思。因此，这对我来说甚至比仅从文件中读取更“优雅”...

- Don Pedro

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需要注意的是，max_size() 是相对于 size_t 的大小定义的，而 size_t 的大小又与您的平台的位数相关。这样定义是为了允许字符串的大小达到您的平台可以寻址的最大值。 - Devin Lane

Answer 5

我喜欢米兰的char*方式，但使用std::string。

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

string& getfile(const string& filename, string& buffer) {
    ifstream in(filename.c_str(), ios_base::binary | ios_base::ate);
    in.exceptions(ios_base::badbit | ios_base::failbit | ios_base::eofbit);
    buffer.resize(in.tellg());
    in.seekg(0, ios_base::beg);
    in.read(&buffer[0], buffer.size());
    return buffer;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 2) {
        cerr << "Usage: this_executable file_to_read\n";
        return EXIT_FAILURE;
    }
    string buffer;
    cout << getfile(argv[1], buffer).size() << "\n";
}

（根据您是否希望换行符被翻译，可以使用或不使用ios_base::binary。您还可以将getfile更改为仅返回一个字符串，以便无需传递缓冲区字符串。然后，测试编译器在返回时是否优化了复制。）

但是，这可能看起来更好一些（并且速度会慢得多）：

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

string getfile(const string& filename) {
    ifstream in(filename.c_str(), ios_base::binary);
    in.exceptions(ios_base::badbit | ios_base::failbit | ios_base::eofbit);
    return string(istreambuf_iterator<char>(in), istreambuf_iterator<char>());
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 2) {
        cerr << "Usage: this_executable file_to_read\n";
        return EXIT_FAILURE;
    }
    cout << getfile(argv[1]).size() << "\n";
}

- Shadow2531