我如何读一个文件到一个std::字符串,即,读取整个文件一次?

文本或二进制模式应该由调用者指定。解决方案应该是符合标准的、可移植的和高效的。它不应该不必要地复制字符串的数据,并且应该避免在读取字符串时重新分配内存。

一种方法是统计文件大小,调整std::string和fread()到std::string的const_cast<char*>()'ed data()。这要求std::string的数据是连续的,这不是标准所要求的,但它似乎是所有已知实现的情况。更糟糕的是,如果以文本模式读取文件,std::string的大小可能不等于文件的大小。

一个完全正确的、符合标准的、可移植的解决方案可以使用std::ifstream的rdbuf()构造成std::ostringstream,再从那里构造成std::string。但是,这可能会复制字符串数据和/或不必要地重新分配内存。

是否所有相关的标准库实现都足够智能以避免所有不必要的开销? 还有别的办法吗? 我是否错过了一些已经提供所需功能的隐藏Boost函数?

void slurp(std::string& data, bool is_binary)

当前回答

如果你有c++ 17 (std::filesystem),也有这种方法(通过std::filesystem::file_size而不是seekg和tellg来获取文件大小):

#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>

namespace fs = std::filesystem;

std::string readFile(fs::path path)
{
    // Open the stream to 'lock' the file.
    std::ifstream f(path, std::ios::in | std::ios::binary);

    // Obtain the size of the file.
    const auto sz = fs::file_size(path);

    // Create a buffer.
    std::string result(sz, '\0');

    // Read the whole file into the buffer.
    f.read(result.data(), sz);

    return result;
}

注意:如果你的标准库还不完全支持c++ 17,你可能需要使用<experimental/filesystem>和std::experimental::filesystem。你可能还需要用&result[0]替换result.data(),如果它不支持非const std::basic_string数据。

其他回答

这是我使用的函数,当处理大文件(1GB+)时,由于某种原因std::ifstream::read()比std::ifstream::rdbuf()快得多,当你知道文件大小时,所以整个“先检查文件大小”的事情实际上是一个速度优化

#include <string>
#include <fstream>
#include <sstream>
std::string file_get_contents(const std::string &$filename)
{
    std::ifstream file($filename, std::ifstream::binary);
    file.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    file.seekg(0, std::istream::end);
    const std::streampos ssize = file.tellg();
    if (ssize < 0)
    {
        // can't get size for some reason, fallback to slower "just read everything"
        // because i dont trust that we could seek back/fourth in the original stream,
        // im creating a new stream.
        std::ifstream file($filename, std::ifstream::binary);
        file.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
        std::ostringstream ss;
        ss << file.rdbuf();
        return ss.str();
    }
    file.seekg(0, std::istream::beg);
    std::string result(size_t(ssize), 0);
    file.read(&result[0], std::streamsize(ssize));
    return result;
}

最短的变体:Live On Coliru

std::string str(std::istreambuf_iterator<char>{ifs}, {});

它需要头文件<iterator>。

有一些报告说,这种方法比预先分配字符串和使用std::istream::read要慢。然而,在现代的编译器上,这种情况似乎不再存在,尽管各种方法的相对性能似乎高度依赖于编译器。

一种方法是将流缓冲区刷新到一个单独的内存流中,然后将其转换为std::string(错误处理省略):

std::string slurp(std::ifstream& in) {
    std::ostringstream sstr;
    sstr << in.rdbuf();
    return sstr.str();
}

这是非常简洁的。然而,正如问题中所指出的那样,这执行了冗余拷贝,不幸的是,基本上没有办法省略这个拷贝。

不幸的是,避免冗余拷贝的唯一真正解决方案是在循环中手动读取。由于c++现在保证了连续的字符串,可以编写以下代码(≥c++ 17,包含错误处理):

auto read_file(std::string_view path) -> std::string {
    constexpr auto read_size = std::size_t(4096);
    auto stream = std::ifstream(path.data());
    stream.exceptions(std::ios_base::badbit);
    
    auto out = std::string();
    auto buf = std::string(read_size, '\0');
    while (stream.read(& buf[0], read_size)) {
        out.append(buf, 0, stream.gcount());
    }
    out.append(buf, 0, stream.gcount());
    return out;
}

下面是一个使用新文件系统库的版本,它具有相当健壮的错误检查功能:

#include <cstdint>
#include <exception>
#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <string>

namespace fs = std::filesystem;

std::string loadFile(const char *const name);
std::string loadFile(const std::string &name);

std::string loadFile(const char *const name) {
  fs::path filepath(fs::absolute(fs::path(name)));

  std::uintmax_t fsize;

  if (fs::exists(filepath)) {
    fsize = fs::file_size(filepath);
  } else {
    throw(std::invalid_argument("File not found: " + filepath.string()));
  }

  std::ifstream infile;
  infile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
  try {
    infile.open(filepath.c_str(), std::ios::in | std::ifstream::binary);
  } catch (...) {
    std::throw_with_nested(std::runtime_error("Can't open input file " + filepath.string()));
  }

  std::string fileStr;

  try {
    fileStr.resize(fsize);
  } catch (...) {
    std::stringstream err;
    err << "Can't resize to " << fsize << " bytes";
    std::throw_with_nested(std::runtime_error(err.str()));
  }

  infile.read(fileStr.data(), fsize);
  infile.close();

  return fileStr;
}

std::string loadFile(const std::string &name) { return loadFile(name.c_str()); };

如果你有c++ 17 (std::filesystem),也有这种方法(通过std::filesystem::file_size而不是seekg和tellg来获取文件大小):

#include <filesystem>
#include <fstream>
#include <string>

namespace fs = std::filesystem;

std::string readFile(fs::path path)
{
    // Open the stream to 'lock' the file.
    std::ifstream f(path, std::ios::in | std::ios::binary);

    // Obtain the size of the file.
    const auto sz = fs::file_size(path);

    // Create a buffer.
    std::string result(sz, '\0');

    // Read the whole file into the buffer.
    f.read(result.data(), sz);

    return result;
}

注意:如果你的标准库还不完全支持c++ 17,你可能需要使用<experimental/filesystem>和std::experimental::filesystem。你可能还需要用&result[0]替换result.data(),如果它不支持非const std::basic_string数据。