streambuf 分层：给格式化输出换一个目的地

格式化与设备不该绑在一起

如果输出目标从文件变成内存，整数转文本的规则不应该重写。书摘展示的关键边界是 stream 解释格式和状态，streambuf 提供字符序列的传输接口。自定义设备接入字符层，就能复用 ostream 的格式化能力。

示例的设备是一段固定大小数组。它没有文件、网络和动态分配，不支持定位，只保证从头顺序写入。把承诺限制清楚，比表面上实现完整设备却漏掉边界更可靠；固定容量也让失败路径可以确定地复现。

put area 满了以后发生什么

构造时用 setp 设置起点和尾后指针，正常字符可以直接进入 put area；空间耗尽时，后续写入无法继续。我们不把满缓冲区偷偷扩容，而是返回 traits_type::eof() 表示无法接收字符。

overflow 接收的是 int_type，不应先转为 char 再判断 EOF，否则会混淆字符和结束标记。示例对于 EOF 请求返回 not_eof，表示无需新增字符的处理成功；对于真的新字符返回 EOF。这个派生类没有待刷入另一设备的数据，字符数组本身就是最终目的地。

检查流状态，也检查已经发生的写入

一次输出失败不意味着之前的字符自动撤销。示例先成功写入三字符，然后追加第四个，断言 badbit 被设置且原有三个字符仍在；这同时检验上层状态和下层内容。需要整条消息原子提交的协议，应另加事务缓冲，不能把 ostream 误认为数据库。

缓冲对象必须比引用它的 ostream 活得久。本例按声明逆序销毁，先销毁流，再销毁缓冲。书中关于文件缓冲指针排列的图是解释模型，不是强制 ABI；C++20 中分层接口仍适用，但不要依赖某个标准库内部采用单缓冲还是双缓冲。

常见误区

• badbit 不会撤销已输出字符；恢复流状态也不等于扩大设备容量。
• ostream 不拥有传入的自定义 streambuf；先销毁缓冲再使用流会悬空。

最低标准 C++11 · 完整程序 · 下载 .cpp

#include <array>
#include <cassert>
#include <cstddef>
#include <locale>
#include <ostream>
#include <streambuf>
#include <string>
class FixedBuffer : public std::streambuf {
    std::array<char, 3> data_{};
protected:
    int_type overflow(int_type c = traits_type::eof()) override {
        if (traits_type::eq_int_type(c, traits_type::eof()))
            return traits_type::not_eof(c);
        return traits_type::eof();
    }
public:
    FixedBuffer() { setp(data_.data(), data_.data() + data_.size()); }
    FixedBuffer(const FixedBuffer&) = delete;
    FixedBuffer& operator=(const FixedBuffer&) = delete;
    std::string text() const { return std::string(pbase(), pptr()); }
};
int main() {
    FixedBuffer buffer;
    std::ostream out(&buffer);
    out.imbue(std::locale::classic());
    out << 42 << '!';
    assert(out.good());
    assert(buffer.text() == "42!");
    out.put('?');
    assert(out.bad());
    assert(buffer.text() == "42!");
}

在本地编译

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread books-iostreams-locales.cpp -o example && ./example

预期结果

预期：正常退出、无输出；所有 assert 通过。

CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

把容量从3改成4，保留前两次写入，再追加一个字符会怎样？

继续查证

• Langer/Kreft 授权书摘 pp.84—109
• N3337 streambuf put area 虚接口

标准草案与官方章节会更新；版本标记只说明示例最低要求。