В настоящее время я изучаю С++ (Coming from Java), и я пытаюсь понять, как правильно использовать потоки ввода-вывода на С++.
Скажем, у меня есть класс Image
, который содержит пиксели изображения, и я перегрузил оператор извлечения, чтобы прочитать изображение из потока:
istream& operator>>(istream& stream, Image& image)
{
// Read the image data from the stream into the image
return stream;
}
Итак, теперь я могу прочитать такое изображение:
Image image;
ifstream file("somepic.img");
file >> image;
Но теперь я хочу использовать один и тот же оператор извлечения для чтения данных изображения из пользовательского потока. Скажем, у меня есть файл, который содержит изображение в сжатой форме. Поэтому вместо использования ifstream я могу реализовать собственный поток ввода. По крайней мере, так, как я буду делать это на Java. В Java я бы написал пользовательский класс, расширяющий класс InputStream
и реализующий метод int read()
. Так что это довольно легко. И использование будет выглядеть так:
InputStream stream = new CompressedInputStream(new FileInputStream("somepic.imgz"));
image.read(stream);
Поэтому, используя тот же шаблон, возможно, я хочу сделать это в С++:
Image image;
ifstream file("somepic.imgz");
compressed_stream stream(file);
stream >> image;
Но, возможно, это неправильный путь, не знаю. Расширение класса istream
выглядит довольно сложно, и после некоторого поиска я нашел несколько советов о расширении streambuf
. Но этот example выглядит ужасно сложным для такой простой задачи.
Итак, какой лучший способ реализовать пользовательские потоки ввода/вывода (или streambufs?) в С++?
Решение
Некоторые люди предложили вообще не использовать iostreams и вместо этого использовать итераторы, boost или пользовательский интерфейс ввода-вывода. Это могут быть действительные альтернативы, но мой вопрос касался iostreams. В принятом ответе приведен пример кода ниже. Для упрощения чтения отсутствует разделение заголовка/кода, и импортируется все пространство имен std (я знаю, что это плохое в реальном коде).
В этом примере речь идет о чтении и записи изображений с вертикальным xor-кодированием. Формат довольно прост. Каждый байт представляет два пикселя (4 бит на пиксель). Каждая строка имеет xor'd с предыдущей строкой. Этот вид кодирования подготавливает изображение для сжатия (обычно это приводит к большому количеству 0-байтов, которые легче сжимать).
#include <cstring>
#include <fstream>
using namespace std;
/*** vxor_streambuf class ******************************************/
class vxor_streambuf: public streambuf
{
public:
vxor_streambuf(streambuf *buffer, const int width) :
buffer(buffer),
size(width / 2)
{
previous_line = new char[size];
memset(previous_line, 0, size);
current_line = new char[size];
setg(0, 0, 0);
setp(current_line, current_line + size);
}
virtual ~vxor_streambuf()
{
sync();
delete[] previous_line;
delete[] current_line;
}
virtual streambuf::int_type underflow()
{
// Read line from original buffer
streamsize read = buffer->sgetn(current_line, size);
if (!read) return traits_type::eof();
// Do vertical XOR decoding
for (int i = 0; i < size; i += 1)
{
current_line[i] ^= previous_line[i];
previous_line[i] = current_line[i];
}
setg(current_line, current_line, current_line + read);
return traits_type::to_int_type(*gptr());
}
virtual streambuf::int_type overflow(streambuf::int_type value)
{
int write = pptr() - pbase();
if (write)
{
// Do vertical XOR encoding
for (int i = 0; i < size; i += 1)
{
char tmp = current_line[i];
current_line[i] ^= previous_line[i];
previous_line[i] = tmp;
}
// Write line to original buffer
streamsize written = buffer->sputn(current_line, write);
if (written != write) return traits_type::eof();
}
setp(current_line, current_line + size);
if (!traits_type::eq_int_type(value, traits_type::eof())) sputc(value);
return traits_type::not_eof(value);
};
virtual int sync()
{
streambuf::int_type result = this->overflow(traits_type::eof());
buffer->pubsync();
return traits_type::eq_int_type(result, traits_type::eof()) ? -1 : 0;
}
private:
streambuf *buffer;
int size;
char *previous_line;
char *current_line;
};
/*** vxor_istream class ********************************************/
class vxor_istream: public istream
{
public:
vxor_istream(istream &stream, const int width) :
istream(new vxor_streambuf(stream.rdbuf(), width)) {}
virtual ~vxor_istream()
{
delete rdbuf();
}
};
/*** vxor_ostream class ********************************************/
class vxor_ostream: public ostream
{
public:
vxor_ostream(ostream &stream, const int width) :
ostream(new vxor_streambuf(stream.rdbuf(), width)) {}
virtual ~vxor_ostream()
{
delete rdbuf();
}
};
/*** Test main method **********************************************/
int main()
{
// Read data
ifstream infile("test.img");
vxor_istream in(infile, 288);
char data[144 * 128];
in.read(data, 144 * 128);
infile.close();
// Write data
ofstream outfile("test2.img");
vxor_ostream out(outfile, 288);
out.write(data, 144 * 128);
out.flush();
outfile.close();
return 0;
}