C++读取.mp4文件为字节数组时读取循环仅执行一次问题

问题现象 #

需要在C++中读取.mp4文件为字节数组，通过UDP套接字发送，发送逻辑无异常，但文件读取环节出错：目标文件大小208KB，读取循环仅运行1次。
原有问题代码：

#include <iostream>
#include <bits/stdc++.h>
#include "VideoPacket.h"
#include <winsock2.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;

class VideoPacket {
public:
    bool flag;
    string filename;
    int packetNum;
    int index;
    char *data;
    time_t timestamp{};

    explicit VideoPacket(bool p_flag, string &p_filename, int p_packetNum, char *p_data, int p_index) {
        flag = p_flag;
        packetNum = p_packetNum;
        index = p_index;
        data = p_data;
        filename = p_filename;
    }
};

vector<VideoPacket> readFile(string &filename) {
    ifstream fin(filename);
    vector<VideoPacket> videoData;
    char buff[4096];

    int counter = 0;
    do {
        fin.read(buff, sizeof(buff));
        cout << buff << endl;
        VideoPacket newPacket(true, filename, -1, buff, counter);
        counter++;
        videoData.push_back(newPacket);
    } while (!fin.eof());
    return videoData;
}

int main() {
    string filename = R"(videoSrc)";
    vector<VideoPacket> videoData = readFile(filename);
    return 0;
}

根因分析 #

• 未以二进制模式打开文件：ifstream默认以文本模式打开文件，MP4是二进制格式文件，Windows平台下文本模式读取时遇到0x1A字节会被判定为文件结束符，直接终止读取，这是循环仅执行一次的核心原因。
• 未校验文件打开状态：代码中传入的文件名为videoSrc，未加.mp4后缀，也没有判断文件是否成功打开，如果文件路径/后缀不匹配，文件打开失败后续读取逻辑直接失效。
• 内存指针悬空+数据覆盖：定义的buff是readFile函数内的栈上局部数组，所有VideoPacket实例的data指针都指向这同一块内存，每次循环读取都会覆盖buff原有内容，且函数返回后栈内存被回收，data指针直接成为野指针，后续UDP发送会读到无效数据。
• 循环逻辑错误：使用do-while搭配eof()判断会多构造一个无效数据包——哪怕最后一次读取已经失败、没有读到有效数据，也会先执行循环体创建无效包；同时没有调用gcount()获取每次实际读取的字节长度，默认每次读满4096字节，最后一个不足4096字节的包会携带脏数据。
• 用cout输出二进制buff：cout打印char*时遇到\0就会停止输出，MP4二进制数据中存在大量\0字节，打印结果完全不具备参考性。

修复方案 #

• 打开文件时追加ios::binary标记指定二进制读取模式
• 打开文件后立即校验是否打开成功，失败直接返回错误
• 每个数据包单独分配堆内存存储读取到的字节，避免指针悬空和数据覆盖，发送完成后要手动释放内存避免泄漏
• 替换错误的循环逻辑，每次读取后先判断读取状态，通过gcount()拿到实际读取的字节数，再构造有效数据包
• 补全正确的文件路径/后缀，不要用cout直接打印二进制缓冲区

修复后的参考代码：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <winsock2.h>
#include <ctime>
#include <cstring>

using namespace std;

class VideoPacket {
public:
    bool flag;
    string filename;
    int packetNum;
    int index;
    char *data;
    int dataLen;
    time_t timestamp;

    VideoPacket(bool p_flag, string p_filename, int p_packetNum, char *p_data, int p_len, int p_index) {
        flag = p_flag;
        packetNum = p_packetNum;
        index = p_index;
        dataLen = p_len;
        data = new char[p_len];
        memcpy(data, p_data, p_len);
        filename = p_filename;
        timestamp = time(nullptr);
    }

    ~VideoPacket() {
        delete[] data;
    }
};

vector<VideoPacket> readFile(string &filename) {
    ifstream fin(filename, ios::binary);
    vector<VideoPacket> videoData;
    const int PACKET_SIZE = 1472; // 适配公网UDP MTU，避免分片丢包
    char buff[PACKET_SIZE];

    if (!fin.is_open()) {
        cerr << "打开文件失败，检查路径是否正确: " << filename << endl;
        return videoData;
    }

    int counter = 0;
    while (true) {
        fin.read(buff, PACKET_SIZE);
        int readLen = fin.gcount();
        if (readLen <= 0) {
            break;
        }
        VideoPacket newPacket(true, filename, -1, buff, readLen, counter);
        counter++;
        videoData.push_back(newPacket);

        if (fin.eof()) {
            break;
        }
    }
    fin.close();
    return videoData;
}

int main() {
    string filename = R"(test.mp4)"; // 替换为实际文件路径
    vector<VideoPacket> videoData = readFile(filename);
    cout << "共读取到数据包数量: " << videoData.size() << endl;
    // 后续UDP发送逻辑
    return 0;
}

注意：UDP单次发送的数据包大小建议不超过1472字节，超过会触发IP分片，大幅提升公网传输的丢包概率。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Keshav Gambhir