自定义 std::fstream、std::filebuf 的上溢和下溢函数不会为每个字符调用

Question

我正在尝试制作一个自定义的 std::fstream，它会在读取时对数据进行编码/解码。

template <class T>
class _filebuf : public std::filebuf {
public:
    using transform_type = T;

    int_type underflow() override {
        auto c = std::filebuf::underflow();
        return c < 0 ? c : transform.decode(c);
    }

    int_type overflow(int_type c) override {
        return c < 0 ? c : std::filebuf::overflow(transform.encode(c));
    }

private:
    transform_type transform;
};

template <class T>
class _fstream : public std::iostream {
public:
    using buffer_type = _filebuf<T>;
    
    explicit _fstream(const std::string& path, std::ios::openmode openmode)
        : std::iostream(0)
    {
        this->init(&buffer);
        buffer.open(path, openmode);
    }

private:
    buffer_type buffer;
};

这是一个用法示例：

class _transform {
public:
    template <class T>
    T encode(T value) const {
        return value - 1;
    }
   
    template <class T>
    T decode(T value) const {
        return value + 1;
    }    
};

int main() {
    _fstream<_transform> ofs("test.txt", std::ios::out | std::ios::trunc);
    ofs << "ABC"; // outputs "@BC" to the file (@ is 64 in ASCII, so only first character encoded properly)

    _fstream<_transform> ifs("test.txt", std::ios::in);
    std::string s;
    ifs >> s; // inputs  "ABC" when "@BC" was in the file so again only first character is decoded

    // ...
};

经过我自己的研究，我发现“溢出”函数在此过程中被调用了两次（使用65 和 -1，其中 -1 可能是 EOF），并且“下溢”也调用了两次（使用64 和 -1）。由于其他字符没有丢失，它们可能会在不调用这些函数的情况下以某种方式进行处理。

为什么会发生这种情况以及如何改变它？

Answer 1

std::streambuf<CharT,Traits>::underflow确保获取区域中至少有一个std::filebuf字符可用，有效的实现将始终尝试将整个缓冲区的字符读入获取区域。除非您寻求，否则流不会再次被调用，直到通过调用/或underflow清空获取区域sgetnxsgetnsbumpc

我认为您可能会比扩展文件缓冲区更成功地进行包装。

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