C++ IO 库条件状态及EOF

文本文件判空问题

对于空文本文件的判断问题引起了我对 IO 库中条件状态和 EOF 的探究。

就是这段程序：

int vehicle_number;
fstream infile;
infile.open("vehicle.txt", ios::in);
if(infile.is_open())
{
    while(!infile.eof())
    {
        infile >> vehicle_number;
        ......
    
    }
    infile.close();
}

它可以打开空文本文件并运行到 while(!infile.eof()) 循环里面。由于是空文本文件，它进入里面会造成一些问题，所以需要对文件进行判空。

EOF

EOF（End Of File） 常用于：

• 文件结束标志
• 函数出错的返回值

在 C++ IO 库中可用作：

• 条件状态的判定

现在让我们看看 IO 库中的描述。

IO 库条件状态

【表一】IO 库条件状态

状态	含义
strm::iostate	strm是一种IO类型。iostream是一种机器相关的整型提供了表达条件状态的完整功能
strm::badbit	strm::badbit用来指出流已崩溃
strm::failbit	strm::failbit用来指出一个IO操作失败了
strm::eofbit	strm::eofbit用来指出流达到了文件结束
strm::goodbit	strm::goodbit用来指出流未处于错误状态。此值保证为零
s.eof()	流 s 的 eofbit 置位，则返回 true
s.fail()	流 s 的 failbit 或 badbit 置位，则返回 true
s.bad()	流 s 的 badbit 置位，则返回 true
s.good()	若流 s 处于有效状态，则返回 true
s.clear()	将流 s 中的所有条件状态位复位，将流的状态设置为有效。返回void
s.clear(flag)	根据给定的 flags 标志位，将流 s 中对于条件状态位复位。 flag 的类型是strm::iostate。返回 void
s.setstate(flag)	根据给定的 flags 标志位，将流 s 中对于条件状态位置位。 flag 的类型是strm::iostate。返回 void
s.rdstate()	返回流 s 的当前条件，返回值类型为 strm::iostate

【表二】四种条件状态

状态	含义	数值	good()	eof()	bad()	fail()	rdstate()
ios::goodbit	流状态完全正常	0	1	0	0	0	goodbit
ios::eofbit	已达到文件结束	2	0	1	0	0	eofbit
ios::badbit	输入（输出）流出现非致命错误，可挽回	1	0	0	1	0	badbit
ios::failbit	输入（输出）流出现致命错误，不可挽回	4	0	0	0	1	failbit

我们先看【表一】的关于 EOF 的这两行：

状态	解释
strm::eofbit	strm::eofbit用来指出流达到了文件结束
s.eof()	流 s 的 eofbit 置位，则返回 true

这里指出当流读到文件结束时，eofbit 置 1 ，用于标识读取到文件的末尾。

而 eof() 是当 eofbit 置位（置 1）时才返回，并不是读到文件末尾就返回。

所以使用 eof() 读取文件，读到结束标志 EOF 时不会立刻返回 true，只是 eofbit 置位，下次调用 eof() 才返回 true。

文本文件判空问题的解释

现在就可以解释最初的问题了，让我们回过头看看。

当程序第一次运行到 while(!infile.eof()) 时，infile.eof() 读到文件末尾的 EOF，但并不是立刻返回 true，只是 eofbit 置位，所以 infile.eof() 还是 false 的状态，所以会进入 while 循环。

文本文件判空问题的解决

• 把流对象状态当做条件使用

    if(infile.is_open())
    {
        while(infile >> vehicle_number)
        {
            ......
        }
    }
  

• 使用 peek()

  istream::peek() 用于读取并返回流的下一个字符（返回值为 char 类型），但并不读取该字符到输入流中，即流指针依然指向原来位置，并不后移。

    if(infile.is_open())
    {
        while(infile.peek() != EOF)
        {
            infile >> vehicle_number;
            ......
        }
    }
  

重复读入非空文本文件最后一个字符问题

经过上面的解释，我们已经知道了文本文件如何判空。但由于 EOF 的锅，若用 while(!infile.eof()) 还会导致重复读入非空文本文件最后一个字符的问题。

看下面这段代码：

char c;
fstream infile;
infile.open("test.txt", ios::in);

if(infile.is_open())
{
    while(!infile.eof())
    {
        infile >> c;
        cout << c;
    }
}
infile.close();

和文本文件判空问题的代码相似，只是读入字符存储到 char 类型变量中，并把其输出。

然后我们在 test.txt 中保存 abc 这三个字符。

运行的结果是：

abcc

即 while(!infile.eof()) 重复执行了最后一趟，多输入了字符 c 。

这个问题和文本文件判空问题的解决办法一样，都是使用 peek() 或者把流对象当做 while 的条件来解决。

总结

• 使用 eof() 读取文件，读到结束标志 EOF 时不会立刻返回 true，只是 eofbit 置位，下次调用 eof() 才返回 true。
• 只有一个流处于无错状态时，我们才可以对它读写数据。因此代码通常应该在使用一个流之前检查它是否处于良好状态。

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