如何实现读取二进制到变量的istream操纵符int32_le_read

问题描述 #

我想要实现一个int32_le_read(x)操纵符，用于从文件读取二进制数据并写入到x中。我已实现了int32_bin_manip类：

class bin_manip
{
    public:
     bin_manip();
     ~bin_manip();
     friend std::istream& operator>>(std::istream& is,bin_manip& obj);
     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const bin_manip& obj);
     virtual std::ostream& write(std::ostream& os) const = 0;
     virtual std::istream& read(std::istream& is) = 0;
};

class int32_bin_manip : public bin_manip
{
    public:
        int32_t* x;
        int32_bin_manip(int& x);
        std::ostream& write(std::ostream& os) const;
        std::istream& read(std::istream& is);
};

该类已存在对应的operator>>和operator<<运算符。目前我已成功实现ostream操纵符：通过创建返回类实例的函数write_le_int32即可正常使用：

int32_bin_manip write_le_int32(int& x)
{
    return int32_bin_manip(x);
}

但无法用同样方式实现istream操纵符，因为operator>>的参数是int32_bin_manip& obj（非const引用），若创建返回类实例的函数并以istream >> int32_le_read(x)的方式使用，会将临时实例绑定到非const引用，这是C++所禁止的。

可行解决方案 #

1. 为bin_manip添加右值引用版本的operator>> #

C++11及以后支持右值引用，可以直接重载operator>>以接受临时对象：

// 在bin_manip类中添加友元声明
friend std::istream& operator>>(std::istream& is, bin_manip&& obj);

// 类外实现
std::istream& operator>>(std::istream& is, bin_manip&& obj) {
    return obj.read(is);
}

之后就可以用和ostream操纵符完全一致的方式实现int32_le_read：

int32_bin_manip int32_le_read(int& x) {
    return int32_bin_manip(x);
}

使用时is >> int32_le_read(x);即可正常编译，因为右值引用允许绑定临时对象。

2. 使用代理类中转 #

如果无法修改原有的bin_manip类，可以创建一个代理类来完成操作：

// 定义代理类
struct int32_le_read_proxy {
    int& target;
    explicit int32_le_read_proxy(int& x) : target(x) {}
};

// 为代理类实现输入运算符
std::istream& operator>>(std::istream& is, int32_le_read_proxy proxy) {
    int32_bin_manip manip(proxy.target);
    return manip.read(is);
}

// 操纵符函数
int32_le_read_proxy int32_le_read(int& x) {
    return int32_le_read_proxy(x);
}

这种方式不需要改动原有类结构，通过代理对象将读取操作中转给已实现的int32_bin_manip。

3. 将operator>>的参数改为值传递 #

虽然会产生一次对象拷贝，但也是简单有效的方案：

// 修改bin_manip类中的友元声明
friend std::istream& operator>>(std::istream& is, bin_manip obj);

// 类外实现
std::istream& operator>>(std::istream& is, bin_manip obj) {
    return obj.read(is);
}

临时对象会被拷贝到函数参数中，调用read方法完成数据读取，同样可以复用原有的操纵符函数实现方式。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Max Nov