c++ - stringstream 无符号输入验证

Question

我正在编写程序的一部分，用于解析和验证程序控制台参数中的一些用户输入。为此，我选择使用 stringstream，但遇到了读取无符号类型的问题。

下一个模板用于从给定字符串中读取请求的类型:

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>

using std::string;
using std::stringstream;
using std::cout;
using std::endl;

template<typename ValueType>
ValueType read_value(string s)
{   
    stringstream ss(s);
    ValueType res;
    ss >> res;
    if (ss.fail() or not ss.eof())
        throw string("Bad argument: ") + s;
    return res;
}
// +template specializations for strings, etc. 

int main(void)
{   
    cout << read_value<unsigned int>("-10") << endl;
}   

如果类型是无符号的并且输入字符串包含负数，我希望看到异常抛出(由 ss.fail() = true 引起)。但是 stringstream 生成转换为无符号类型的值(书面示例中为 4294967286)。

如何修复此示例以实现所需的行为(最好不要回退到 c 函数)？我知道这可以通过简单的第一个符号检查来完成，但我可以放置前导空格。我可以编写自己的解析器，但不相信问题如此不可预测，标准库无法解决。

隐藏在无符号类型字符串流运算符深处的函数是 strtoull 和 strtoul。它们以描述的方式工作，但提到的功能是低级的。为什么 stringstream 不提供一些验证级别？ (我只希望我是错的，它确实是错的，但需要一些 Action 才能实现)。

Answer 1

版本免责声明:C++03 的答案不同。以下内容涉及 C++11。

首先，让我们分析一下发生了什么。

ss >> res;这称为 std::istream::operator>>(unsigned) .在[istream.formatted.arithmetic]/1中，effects定义如下:

These extractors behave as formatted input functions (as described in 27.7.2.2.1). After a sentry object is constructed, the conversion occurs as if performed by the following code fragment:

typedef num_get< charT,istreambuf_iterator<charT,traits> > numget;
iostate err = iostate::goodbit;
use_facet< numget >(loc).get(*this, 0, *this, err, val);
setstate(err);

In the above fragment, loc stands for the private member of the basic_ios class.

跟随格式化输入函数到[istream::sentry]，sentry的主要作用这里的目标是消耗前导空白字符。它还可以防止在出现错误时执行上面显示的代码(流处于失败/eof 状态)。

使用的语言环境是 "C"语言环境。理由:

对于stringstream通过 stringstream ss(s); 构建，该 iostream 的语言环境是构建时的当前全局语言环境(这在 [ios.base.locales]/4 的兔子洞深处得到保证)。由于 OP 程序中的全局区域设置未更改，因此 [locale.cons]/2 指定“经典”区域设置，即 "C"语言环境。

use_facet< numget >(loc).get使用成员函数 num_get<char>::get(iter_type in, iter_type end, ios_base&, ios_base::iostate& err, unsigned int& v) const;在 [locale.num.get] 中指定(注意 unsigned int ，一切都还好)。字符串的详细信息 -> unsigned int “C”语言环境的转换很长，在 [facet.num.get.virtuals] 中有描述。一些有趣的细节:

• 对于无符号整数值，函数strtoull被使用。
• 如果转换失败，ios_base::failbit分配给 err .具体来说:“要存储的数值可以是以下之一:[...] 最负的可表示值或无符号整数类型的零，如果该字段表示一个太大的负值而无法在 val 中表示。ios_base::failbit分配给 err 。”

strtoull的定义需要到C99, 7.20.1.4 , 在第 5 段下:

If the subject sequence begins with a minus sign, the value resulting from the conversion is negated (in the return type).

第 8 段:

If the correct value is outside the range of representable values, LONG_MIN, LONG_MAX, LLONG_MIN, LLONG_MAX, ULONG_MAX, or ULLONG_MAX is returned (according to the return type and sign of the value, if any), and the value of the macro ERANGE is stored in errno

对于strotoul，负值是否被视为有效输入似乎在过去一直存在争议。 .无论如何，问题出在这个函数上。对 gcc 的快速检查表明它被认为是有效输入，因此您观察到的行为也是如此。

---

历史记录:C++03

使用 C++03 scanf在num_get里面转换。不幸的是，我不太确定(还)如何转换为 scanf是指定的，在什么情况下会发生错误。

---

显式错误检查:

我们可以通过使用带符号的值进行转换和测试来手动插入该支票 <0 ，或者我们寻找 -字符(这不是一个好主意，因为可能存在本地化问题)。