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文件结束符EOF

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狼啸风云
修改2022-09-03 21:14:19
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>> 关于文件结束符EOF EOF 是 End Of File 的缩写。

在C语言中,它是在标准库中定义的一个宏。

人们经常误认为 EOF 是从文件中读取的一个字符(牢记)。其实,EOF 不是一个字符,它被定义为是 int 类型的一个负数(比如 -1)。EOF 也不是文件中实际存在的内容。EOF 也不是只表示读文件到了结尾这一状态(这种状态可以用 feof() 来检测),它还能表示 I/O 操作中的读、写错误(通常可以用 ferror() 来检测)以及其它一些关联操作的错误状态。

一、getchar的两点总结

1.getchar是以行为单位进行存取的。 当用getchar进行输入时,如果输入的第一个字符为有效字符(即输入不是文件结束符EOF,Windows下为组合键Ctrl+Z,Unix/Linux下为组合键Ctrl+D),那么只有当最后一个输入字符为换行符'/n'(也可以是文件结束符EOF,EOF将在后面讨论)时,getchar才会停止执行,整个程序将会往下执行。譬如下面程序段:

while((c =getchar())!=EOF){
    putchar(c);
}

执行程序,输入:abc,然后回车。则程序就会去执行puchar(c),然后输出abc,这个地方不要忘了,系统输出的还有一个回车。然后可以继续输入,再次遇到换行符的时候,程序又会把那一行的输入的字符输出在终端上。

对于getchar,肯定很多初学的朋友会问,getchar不是以字符为单位读取的吗?那么,既然我输入了第一个字符a,肯定满足while循环(c = getchar()) != EOF的条件阿,那么应该执行putchar(c)在终端输出一个字符a。不错,我在用getchar的时候也是一直这么想的,但是程序就偏偏不着样执行,而是必需读到一个换行符或者文件结束符EOF才进行一次输出。对这个问题的一个解释是,在大师编写C的时候,当时并没有所谓终端输入的概念,所有的输入实际上都是按照文件进行读取的,文件中一般都是以行为单位的。因此,只有遇到换行符,那么程序会认为输入结束,然后采取执行程序的其他部分。同时,输入是按照文件的方式存取的,那么要结束一个文件的输入就需用到EOF(Enf Of File). 这也就是为什么getchar结束输入退出时要用EOF的原因。 2.getchar()的返回值一般情况下是字符,但也可能是负值,即返回EOF。 这里要强调的一点就是,getchar函数通常返回终端所输入的字符,这些字符系统中对应的ASCII值都是非负的。因此,很多时候,我们会写这样的两行代码:

char c;
c =getchar();

这样就很有可能出现问题。因为getchar函数除了返回终端输入的字符外,在遇到Ctrl+D(Linux下)即文件结束符EOF时,getchar()的返回EOF,这个EOF在函数库里一般定义为-1。因此,在这种情况下,getchar函数返回一个负值,把一个负值赋给一个char型的变量是不正确的。为了能够让所定义的变量能够包含getchar函数返回的所有可能的值,正确的定义方法如下(K&R C中特别提到了这个问题):

int c;
c =getchar();

二、EOF的两点总结(主要指普通终端中的EOF) 1.EOF作为文件结束符时的情况: EOF虽然是文件结束符,但并不是在任何情况下输入Ctrl+D(Windows下Ctrl+Z)都能够实现文件结束的功能,只有在下列的条件下,才作为文件结束符。 (1)遇到getcahr函数执行时,要输入第一个字符时就直接输入Ctrl+D,就可以跳出getchar(),去执行程序的其他部分; (2)在前面输入的字符为换行符时,接着输入Ctrl+D; (3)在前面有字符输入且不为换行符时,要连着输入两次Ctrl+D,这时第二次输入的Ctrl+D起到文件结束符的功能,至于第一次的Ctrl+D的作用将在下面介绍。 其实,这三种情况都可以总结为只有在getchar()提示新的一次输入时,直接输入Ctrl+D才相当于文件结束符。

2.EOF作为行结束符时的情况,这时候输入Ctrl+D并不能结束getchar(),而只能引发getchar()提示下一轮的输入。

这种情况主要是在进行getchar()新的一行输入时,当输入了若干字符(不能包含换行符)之后,直接输入Ctrl+D,此时的Ctrl+D并不是文件结束符,而只是相当于换行符的功能,即结束当前的输入。以上面的代码段为例,如果执行时输入abc,然后Ctrl+D,程序输出结果为: abcabc 注意:第一组abc为从终端输入的,然后输入Ctrl+D,就输出第二组abc,同时光标停在第二组字符的c后面,然后可以进行新一次的输入。这时如果再次输入Ctrl+D,则起到了文件结束符的作用,结束getchar()。 如果输入abc之后,然后回车,输入换行符的话,则终端显示为: abc         //第一行,带回车 abc         //第二行                //第三行 其中第一行为终端输入,第二行为终端输出,光标停在了第三行处,等待新一次的终端输入。 从这里也可以看出Ctrl+D和换行符分别作为行结束符时,输出的不同结果。 EOF的作用也可以总结为:当终端有字符输入时,Ctrl+D产生的EOF相当于结束本行的输入,将引起getchar()新一轮的输入;当终端没有字符输入或者可以说当getchar()读取新的一次输入时,输入Ctrl+D,此时产生的EOF相当于文件结束符,程序将结束getchar()的执行。

【补充】本文第二部分中关于EOF的总结部分,适用于终端驱动处于一次一行的模式下。也就是虽然getchar()和putchar()确实是按照每次一个字符 进行的。但是终端驱动处于一次一行的模式,它的输入只有到“/n”或者EOF时才结束,因此,终端上得到的输出也都是按行的。 如果要实现终端在读一个字符就结束输入的话,下面的程序是一种实现的方法(参考《C专家编程》,略有改动)

/*Edit by Godbach
  CU Blog: http://blog.chinaunix.net/u/33048/
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int
main(void)
{
    int c;
    /* 终端驱动处于普通的一次一行模式 */
    system("stty raw");
   
    /* 现在的终端驱动处于一次一个字符模式 */
    c =getchar();
    putchar();
   
    /* 终端驱动处又回到一次一行模式 */
     system("stty cooked");
   
    return 0;
}

编译运行该程序,则当如入一个字符时,直接出处一个字符,然后程序结束。 由此可见,由于终端驱动的模式不同,造成了getchar()输入结束的条件不一样。普通模式下需要回车或者EOF,而在一次一个字符的模式下,则输入一个字符之后就结束了。 (1) 字节的读取 在正常的情况下, getc 以 unsigned char 的方式读取文件流, 扩张为一个整数,并返 回. 换言之, getc 从文件流中取一个字节, 并加上24个零,成为一个小于256的整数, 然后返回.

int c;
while ((c = fgetc (rfp))!= -1) // -1就是 EOF
fputc (c, wfp);

上面 fputc 中的 c 虽然是整数, 但在 fputc 将其写入文件流之前, 又把整数的高24位 去掉了, 因此 fgetc, putc 配合能够实现文件复制. 到目前为止, 把 c 定义为 char仍然是可行的, 但下面我们将看到,把 c 定义为 int 是为正确判段文件是否结束. (2) 判断文件结束 多数人认为文件中有一个EOF,用于表示文件的结尾. 但这个观点实际上是错误的,在文 件所包含的数据中,并没有什么文件结束符. 对getc 而言, 如果不能从文件中读取, 则返回一个整数 -1,这就是所谓的EOF. 返回 EOF 无非是出现了两种情况,一是文件已 经读完; 二是文件读取出错,反正是读不下去了. 请注意: 在正常读取的情况下, 返回的整数均小于256, 即0x0~0xFF. 而读不出返回的 是 0xFFFFFFFF. 但, 假如你用fputc把 0xFFFFFFFF 往文件里头写, 高24位被屏蔽,写入的将 是 0xFF. // lixforalpha 请注意这一点 (3) 0xFF 会使我们混淆吗? 不会, 前提是, 接收返回值的 c 要按原型定义为 int. 如果下一个读取的字符将为 0xFF, 则

int c;
c = fgetc (rfp); // c = 0x000000FF;
if (c != -1)    // 当然不等, -1 是 0xFFFFFFFF
fputc (wfp);   // 噢, OXFF 复制成功.

字符0xFF, 其本身并不是EOF. (4) 将 c 定义 char 假定下一个读取的字符为 0xFF 则

char c;
c = fgetc (rfp); // fgetc(rfp)的值为 0x000000FF, 暗中降为字节, c = 0xFF
if (c != -1)    // 字符与整数比较? c 被带符号(signed)扩展为0xFFFFFFFF, 喔噢,
条件成立,文件复制提前退出.

while ((c=fgetc(rfp))!=EOF) 中的判别条件成立, 文件复制结束! 意外中止. (5) 将 c 定义为 unsigned char 当读到文件末尾, 返回 EOF 也就是 -1 时,

unsigned char c;
c = fgetc (rfp); // fgetc (rfp)的值为EOF,即-1,即0xFFFFFFFF, 降格为字节, c=0xFF
if ( c!= -1)  // c 被扩展为 0x000000FF, 永远不回等于 0xFFFFFFFF

所以这次虽然能正确复制 0xFF, 但却不能判断文件结束. 事实上,在 c 为 uchar 时, c != -1 是永远成立的, 一个高质量的编译器, 比如 gcc会在编译时指出这一点. (6) 为何需要feof? FILE *fp; fp 指向一个很复杂的数据结构, feof 是通过这个结构中的标志来判断文件是否结束的. 如果文件用 fgetc 读取, 刚好把最后一个字符读出时, fp 中的EOF标志不会打开,这时 用feof判断,将会得到文件尚未结束的结论. fgetc 返回 -1 时, 我们仍无法确信文件已经结束, 因为可能是读取错误! 这时我们 需要 feof 和 ferror.

总结:EOF并不是存在于文件中的,而是一种状态,当读到文件末尾或者读取出错时就会返回这个值来判断文件结束。(即即使读取错误可能也被认为文件结束,所以就需要用feof 和 ferror来判断是不是真的文件结束了)

当用getchar(c)时,即使c定义成字符型,也可以结束,主要是c与-1比较时,c也会从char转换为整型值。

写个小程序验证了一下

#include <stdio.h>   

int main()  

{  

  char c;  

  c = -1;  

  printf("%x",c);  

  return 0;  

}  

得到的结果为ffffffff,所以c即使定义为char型,读取文件等时还是能正常结束。

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原始发表:2019-10-24 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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