Как работает eof() ifstream?

-1 — это способ get сказать, что вы достигли конца файла. Сравните это с помощью std::char_traits<char>::eof() (или std::istream::traits_type::eof()) - избегайте -1, это магическое число. (Хотя другой немного многословен - вы всегда можете просто позвонить istream::eof)

Флаг EOF устанавливается только в том случае, если операция чтения пытается читать за концом файла. Если у меня есть 3-байтовый файл, и я читаю только 3 байта, EOF равен false, потому что я еще не пытался читать дальше конца файла. Хотя это кажется запутанным для файлов, которые обычно знают свой размер, EOF неизвестен до тех пор, пока не будет предпринята попытка чтения на некоторых устройствах, таких как каналы и сетевые сокеты.

Второй пример работает, так как inf >> foo всегда будет возвращать inf с побочным эффектом попытки прочитать что-то и сохранить это в foo. inf в if или while оценивается как true, если файл "хороший": нет ошибок, нет EOF. Таким образом, когда чтение завершается ошибкой, inf оценивается как false, и ваш цикл корректно прерывается. Однако возьмите эту распространенную ошибку:

while(!inf.eof())  // EOF is false here
{
    inf >> x;      // read fails, EOF becomes true, x is not set
    // use x       // we use x, despite our read failing.
}

Однако это:

while(inf >> x)  // Attempt read into x, return false if it fails
{
    // will only be entered if read succeeded.
}

Чего мы и хотим.

Флаг EOF устанавливается только после того, как операция чтения попытается прочитать за конец файла. get() возвращает символическую константу traits::eof() (которая просто равна -1), потому что она достигла конца файла и больше не может считать данные, и только в этот момент eof() будет истинным. Если вы хотите проверить это условие, вы можете сделать что-то вроде следующего:

int ch;
while ((ch = inf.get()) != EOF) {
    std::cout << static_cast<char>(ch) << "\n";
}

iostream не знает, что он находится в конце файла, пока не попытается прочитать этот первый символ после конца файла.

В примере кода на сайте cplusplus.com сказано сделать это следующим образом: (Но вы на самом деле не должен делать это таким образом)

  while (is.good())     // loop while extraction from file is possible
  {
    c = is.get();       // get character from file
    if (is.good())
      cout << c;
  }

Лучшей идиомой является перемещение чтения в условие цикла, например так: (Это можно сделать с помощью всех операций чтения istream, которые возвращают *this, включая оператор >>)

  char c;
  while(is.get(c))
    cout << c;

eof() проверяет eofbit в состоянии потока.

При каждой операции чтения, если позиция находится в конце потока и необходимо прочитать больше данных, для eofbit устанавливается значение true. Поэтому вы получите дополнительный символ, прежде чем получите eofbit=1.

Правильный способ — проверить, был ли достигнут eof (или успешно ли выполнена операция чтения) после операции чтения. Это то, что делает ваша вторая версия - вы выполняете операцию чтения, а затем используете результирующую ссылку на объект потока (которая >> возвращает) в качестве логического значения, что приводит к проверке на fail().