条款29：需要一个一个字符输入时考虑使用istreambuf_iterator

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2023-12-01

条款29：需要一个一个字符输入时考虑使用istreambuf_iterator

假设我们要把一个文本文件拷贝到一个字符串对象中。似乎可以用一种很有道理的方法完成：

ifstream inputFile("interestingData.txt");
string fileData((istream_iterator<char>(inputFile)),		// 把inputFile读入
			istream_iterator<char>());		// fileData；关于为什么
							// 它不是很正确请看下文
							// 关于这个语法的警告
							// 参见条款6

很快你就会发现这种方法无法把文件中的空格拷贝到字符串中。那是因为istream_iterators使用operator>>函数来进行真的读取，而且operator>>函数在默认情况下忽略空格。

假如你想保留空格，你要的做就是覆盖默认情况。只要清除输入流的skipws标志就行了：

ifstream inputFile("interestingData.txt");
inputFile.unset(ios::skipws);				// 关闭inputFile的
							// 忽略空格标志
string fileData((istream_iterator<char>(inputFile)), istream_iterator<char>());

现在inputFile中的所有字符都拷贝到fileData中了。

唉，你会发现它们的拷贝速度不像你想象的那么快。istream_iterators所依靠的operator>>函数进行的是格式化输入，这意味着每次你调用的时候它们都必须做大量工作。它们必须建立和销毁岗哨（sentry）对象（为每个operator>>调用进行建立和清除活动的特殊的iostream对象），它们必须检查可能影响它们行为的流标志（比如skipws），它们必须进行全面的读取错误检查，而且如果它们遇到问题，它们必须检查流的异常掩码来决定是否该抛出一个异常。如果进行格式化输入，那些都是重要的活动，但如果你需要的只是从输入流中抓取下一个字符，那就过度了。

一个更高效的方法是使用STL最好的秘密武器之一：istreambuf_iterators。你可以像istream_iterator一样使用istreambuf_iterator，但istream_iterator<char>对象使用operator>>来从输入流中读取单个字符。istreambuf_iterator<char>对象进入流的缓冲区并直接读取下一个字符。（更明确地说，一个istreambuf_iterator<char> 对象从一个istream s中读取会调用s.rdbuf()->sgetc()来读s的下一个字符。）把我们的文件读取代码改为使用istreambuf_iterator相当简单，大多数Visual Basic程序员都可以在两次尝试内做对：

ifstream inputFile("interestingData.txt");
string fileData((istreambuf_iterator<char>(inputFile)),
			istreambuf_iterator<char>());

注意这里不需要“unset”skipws标志，istreambuf_iterator不忽略任何字符。它们只抓取流缓冲区的下一个字符。

相对于istream_iterator，它们抓取得更快——在我进行的简单测试中能快40%，如果你的结果不同也不用惊奇。如果随时间流逝，速度优势不断增加也不必奇怪，因为istreambuf_iterator存在于STL的一个不常访问的角落，所以实现还没有花很多时间来优化。比如，在我用过的一个实现中，istreambuf_iterator在我的主要测试中只比istream_iterator快了大约5%。那样的实现显然还有很多余地来优化它们的istreambuf_iterator实现。如果你需要一个一个地读取流中的字符，你不需要格式化输入的威力，你关心的是它们花多少时间来读取流，和明显的性能提高相比，为每个迭代器多键入三个字符的代价是微弱的。对于无格式的一个一个字符输入，你总是应该考虑使用istreambuf_iterator。

当你了解它之后，你也应该考虑把ostreambuf_iterator用于相应的无格式一个一个字符输出的作。它们没有了ostream_iterator的开销（和灵活性），所以它们通常也做得更好。