为什么在读取时找到 eof 时设置故障位

Why is failbit set when eof is found on read?

本文关键字：设置 故障 eof 读取 为什么      更新时间：2023-10-16

我读过<fstream>早于<exception>。忽略fstream上的异常信息量不大的事实，我有以下问题：

可以使用 exceptions() 方法对文件流启用例外。

ifstream stream;
stream.exceptions(ifstream::failbit | ifstream::badbit);
stream.open(filename.c_str(), ios::binary);

任何打开不存在的文件、没有正确权限的文件或任何其他 I/O 问题的尝试都将导致异常。使用自信的编程风格非常好。该文件应该在那里并且可读。如果不满足条件，我们会得到一个例外。 如果我不确定文件是否可以安全打开，我可以使用其他函数来测试它。

但是现在假设我尝试读取缓冲区，如下所示：

char buffer[10];
stream.read(buffer, sizeof(buffer));

如果流在填充缓冲区之前检测到文件结尾，则流决定设置failbit，如果启用了它们，则会触发异常。为什么？这有什么意义呢？我本可以验证只是在读取后测试eof()：

char buffer[10];
stream.read(buffer, sizeof(buffer));
if (stream.eof()) // or stream.gcount() != sizeof(buffer)
    // handle eof myself

此设计选择阻止我在流上使用标准异常，并强制我创建自己的权限或 I/O 错误的异常处理。还是我错过了什么？有什么出路吗？例如，在执行此操作之前，我是否可以轻松测试是否可以读取流上的sizeof(buffer)字节？

故障位旨在允许流报告某些操作未能成功完成。 这包括无法打开文件、尝试读取不存在的数据以及尝试读取错误类型的数据等错误。

您询问的特定案例在此处转载：

char buffer[10];
stream.read(buffer, sizeof(buffer));

您的问题是，为什么在读取所有输入之前到达文件末尾时设置故障位。 原因是这意味着读取操作失败 - 您要求读取 10 个字符，但文件中没有足够的字符。 因此，操作未成功完成，并且流会发出故障信号以通知您这一点，即使将读取可用字符也是如此。

如果要执行读取操作，其中最多要读取一定数量的字符，可以使用readsome成员函数：

char buffer[10];
streamsize numRead = stream.readsome(buffer, sizeof(buffer));

此函数将读取字符直到文件末尾，但与read不同的是，如果在读取字符之前到达文件末尾，它不会设置 failbit。 换句话说，它说"尝试阅读这么多字符，但如果你不能，这不是错误。 只要让我知道你读了多少书。 这与read形成鲜明对比，后者说"我想要这么多字符，如果你做不到，那就是错误。

编辑：我忘了提到的一个重要细节是，可以在不触发故障位的情况下设置eofbit。 例如，假设我有一个包含文本的文本文件

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之后没有任何换行符或尾随空格。 如果我写这段代码：

ifstream input("myfile.txt");
int value;
input >> value;

此时input.eof()将返回 true，因为当从文件中读取字符时，流会到达文件的末尾，试图查看流中是否有任何其他字符。 但是，input.fail()不会返回 true，因为操作成功 - 我们确实可以从文件中读取一个整数。

希望这有帮助！

直接使用底层缓冲区似乎可以解决问题：

char buffer[10];
streamsize num_read = stream.rdbuf()->sgetn(buffer, sizeof(buffer));

改进@absence的答案，它遵循一种方法readeof()该方法对read()执行相同的操作，但不在 EOF 上设置故障位。还测试了真正的读取失败，例如通过硬移除 U 盘或网络共享访问中的链接丢弃而导致传输中断。它已经在带有VS2010和VS2013的Windows 7以及带有gcc 4.8.1的Linux上进行了测试。在 Linux 上，只尝试了移除 U 盘。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdexcept>
using namespace std;
streamsize readeof(istream &stream, char *buffer, streamsize count)
{
    if (count == 0 || stream.eof())
        return 0;
    streamsize offset = 0;
    streamsize reads;
    do
    {
        // This consistently fails on gcc (linux) 4.8.1 with failbit set on read
        // failure. This apparently never fails on VS2010 and VS2013 (Windows 7)
        reads = stream.rdbuf()->sgetn(buffer + offset, count);
        // This rarely sets failbit on VS2010 and VS2013 (Windows 7) on read
        // failure of the previous sgetn()
        (void)stream.rdstate();
        // On gcc (linux) 4.8.1 and VS2010/VS2013 (Windows 7) this consistently
        // sets eofbit when stream is EOF for the conseguences  of sgetn(). It
        // should also throw if exceptions are set, or return on the contrary,
        // and previous rdstate() restored a failbit on Windows. On Windows most
        // of the times it sets eofbit even on real read failure
        (void)stream.peek();
        if (stream.fail())
            throw runtime_error("Stream I/O error while reading");
        offset += reads;
        count -= reads;
    } while (count != 0 && !stream.eof());
    return offset;
}
#define BIGGER_BUFFER_SIZE 200000000
int main(int argc, char* argv[])
{
    ifstream stream;
    stream.exceptions(ifstream::badbit | ifstream::failbit);
    stream.open("<big file on usb stick>", ios::binary);
    char *buffer = new char[BIGGER_BUFFER_SIZE];
    streamsize reads = readeof(stream, buffer, BIGGER_BUFFER_SIZE);
    if (stream.eof())
        cout << "eof" << endl << flush;
    delete buffer;
    return 0;
}

底线：在Linux上，行为更加一致和有意义。在实际读取失败时启用异常后，它将抛出sgetn() .相反，Windows大多数时候会将读取失败视为EOF。

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