Linux下std::basic_fstream<unsigned char>调用read()失败如何解决？

你遇到的问题是GNU libstdc++（Linux默认C++标准库）的设计差异导致的：默认locale仅为char类型提供了codecvt facet的默认实现，没有对应unsigned char的特化版本，因此basic_fstream<unsigned char>初始化时无法获取到可用的编码转换facet，调用读写接口时就会触发bad_cast异常。Windows的MSVC标准库对unsigned char特化的文件流做了额外兼容，所以同一段代码可以正常运行。

修复方案 #

方案1：改用char类型的文件流（最推荐） #

二进制读写场景下char和unsigned char的内存存储完全一致，直接改用默认的fstream（即basic_fstream<char>），读入后再转成unsigned char指针使用即可，改造成本最低，跨平台兼容性最好。
修改后代码示例：

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

int main() {
    fstream fs;
    basic_string<unsigned char> buf(1000, '\0');
    fs.open("/tmp/file.txt", ios::in | ios::binary);
    fs.read(reinterpret_cast<char*>(&buf[0]), 1000);
    // 后续正常使用buf即可
    return 0;
}

方案2：自定义unsigned char的codecvt特化 #

如果必须保留basic_fstream<unsigned char>的写法，可以手动实现对应特化的codecvt facet，二进制场景下直接继承char类型的实现即可：

#include <locale>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

// 手动特化unsigned char对应的codecvt
template<>
struct std::codecvt<unsigned char, char, std::mbstate_t> : std::codecvt<char, char, std::mbstate_t> {};

int main() {
    basic_fstream<unsigned char> fs;
    basic_string<unsigned char> buf(1000, '\0');
    fs.open( "/tmp/file.txt", ios::in | ios::binary);
    fs.read( &buf[0], 1000);
    return 0;
}

方案3：为流手动注入可用的locale #

也可以在打开流前，为basic_fstream<unsigned char>手动注入包含可用codecvt的locale：

#include <fstream>
#include <string>
#include <locale>
using namespace std;

int main() {
    basic_fstream<unsigned char> fs;
    // 注入带char类型codecvt的locale
    fs.imbue(std::locale(std::locale(), new std::codecvt<char, char, std::mbstate_t>));
    basic_string<unsigned char> buf(1000, '\0');
    fs.open( "/tmp/file.txt", ios::in | ios::binary);
    fs.read( &buf[0], 1000);
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Al Berger