淺議計算機名詞“文件”的定義

孟靜++唐志敏

摘要：在“定義”的定義和“操作系統(tǒng)”的定義的基礎(chǔ)上，針對“文件”這個計算機學(xué)科基本名詞，詳細分析了其概念內(nèi)涵，指出了國內(nèi)外常見教材和詞典工具書中相關(guān)定義存在的問題，并給出了能揭示概念本質(zhì)特性的新定義。

關(guān)鍵詞：名詞，定義，文件，操作系統(tǒng)

中圖分類號：N04；TP3文獻標識碼：A文章編號：1673-8578（2015）06-0037-04

引言

在參考文獻[1-2]中，筆者提出了關(guān)于“定義”的定義：“A的定義應(yīng)是能足以用來判斷任何一個東西（事物）是A或不是A的判斷工具和依據(jù)?！被蛘哒f，“A的定義一定要能揭示A的唯一性——能把A與非A（這世上所有其他事物）區(qū)分開來的唯一性?！彼裕ㄟ_標的）定義一定要明確、清晰、嚴格到能夠作為上述判斷工具或區(qū)分工具的程度，否則就只能算是解釋或描述（或者說定義未達標）。

據(jù)此“定義”的定義，筆者在參考文獻[1，3]中提出了“計算機操作系統(tǒng)”的定義：“操作系統(tǒng)是計算機中最重要和最底層的系統(tǒng)軟件，是這樣的一組系統(tǒng)程序的集成：這些系統(tǒng)程序在整個計算機系統(tǒng)和所有用戶程序的運行過程中（包括用戶程序的裝入、啟動、運行、結(jié)束和退出的完整過程中），負責(zé)完成所有硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)的基本使用工作，為使計算機系統(tǒng)能高效、安全、可靠、方便地運轉(zhuǎn)，而從最底層統(tǒng)一提供所有通用的幫助和統(tǒng)一的管理?！?/p>

下面將以上述兩個定義為基礎(chǔ)來探討和分析關(guān)于計算機“文件”的定義。

一計算機“文件”與日常“文件”的含義是否相同

很多計算機名詞都是在計算機領(lǐng)域才開始出現(xiàn)和使用的，例如“內(nèi)存”和“外存”等。但“文件”屬于另一類名詞，它在計算機最早出現(xiàn)之前就已經(jīng)在日常生活和工作的很多領(lǐng)域（如政治、軍事、經(jīng)濟、法律等領(lǐng)域）廣泛使用多年了，如機密文件、密碼文件、遺囑文件、合同文件等。那么，計算機領(lǐng)域使用的“文件”這個名詞（稱為“計算機文件”），與日常生活和工作領(lǐng)域使用的“文件”名詞（稱為“日常文件”），其含義是否完全相同？

曾有計算機專業(yè)人員認為二者的含義完全相同，甚至據(jù)此提出不應(yīng)在計算機領(lǐng)域中再將“文件”列為計算機專業(yè)術(shù)語，更不必在計算機領(lǐng)域?qū)Α拔募弊龀鰧ｉT的解釋和定義。

但有更多的計算機專業(yè)人士和筆者觀點相同，認為二者的含義并不完全相同，甚至有很大的不同。例如，可以將 100份薄薄的紅頭政策文件合放在一個計算機文件中，或者將一份厚厚的政策白皮書文件分放在5個計算機文件中（每章一個計算機文件）；再例如，日常生活和工作中通常不會將一本小說書或一張唱片稱為一份文件，但此書或唱片存入計算機中則作為計算機文件存在。

《辭海》中對文件一詞的解釋：“1.機關(guān)、部隊、團體、企業(yè)事業(yè)單位對外發(fā)出的和內(nèi)部使用的一種書面材料，例如法規(guī)文件、行政文件等；2.計算機的一個專用名詞（1）指由若干相關(guān)的記錄構(gòu)成的集合（2）指磁盤、磁帶、紙帶或卡片存儲的內(nèi)容?！盵4]

正如下文所述，在計算機領(lǐng)域中，計算機文件是有其特定含義和定義的。

二計算機領(lǐng)域常見的“文件”定義

在計算機領(lǐng)域，和“操作系統(tǒng)”一樣，文件這個基本名詞，也是一個所有人都很熟悉但都不能準確描述的那一類名詞。以下是國內(nèi)外計算機領(lǐng)域常見辭典和教材上給出的“文件”定義：

“文件是同類記錄的集合”；

“文件是有組織的數(shù)據(jù)的集合”等，例如： Organized collection of related data or material in a computer（計算機中相關(guān)數(shù)據(jù)的有組織的集合）；

“字符序列”，例如文件是一個具有符號的一組相關(guān)聯(lián)元素的有序序列；

“按名存取”，例如計算機百科全書中的“文件”詞條：文件使“用戶不再需要了解文件存放的物理位置和物理結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)‘按名存取，由文件系統(tǒng)根據(jù)用戶給出的文件名自動地完成數(shù)據(jù)傳輸操作，旨在使用方便、安全可靠、便于共享”。

筆者認為，這些定義至少對計算機專業(yè)工作者來說或者在計算機專業(yè)課程（如操作系統(tǒng)原理課程等）中并不適用，因為它們含糊得讓人無從判斷與區(qū)分（不能用以判斷A是或不是文件，不能用以區(qū)分文件與非文件，不能揭示文件的唯一性）：例如對于“同類記錄的集合”定義，比如一個文件f1中有100條記錄，那么其中前40條記錄形成的子集叫不叫文件？再如100個學(xué)生的信息（每個學(xué)生的信息是一條記錄）分放在兩個文件f1和f2中，每個文件放50個記錄，那么這100條記錄形成的集合叫不叫文件？這兩個例子都是“同類記錄的集合”。最關(guān)鍵的是，文件作為操作系統(tǒng)提供的一個重要界面機制，上述“同類記錄的集合”的定義并沒有揭示出這個界面機制的本質(zhì)。

再例如“按名存取”特性，它確實是文件的一個重要特性，但它不能作為文件的定義，因為有其他數(shù)據(jù)存取單位也是按名存取的，例如目錄也是按名存取的，“按名存取”特性不能把文件與目錄等其他按名存取的機制區(qū)分開來，按名存取并非文件獨家特有的特性，所以“按名存取”不能揭示文件的唯一性。

三關(guān)于計算機“文件”的定義

在筆者提出對“文件”所給出的定義之前，先來看一下文件的一些有關(guān)的特性：

首先，我們在使用Windows或Linux等操作系統(tǒng)時都知道，可以把一組學(xué)生的情況放在一個文件中，一組教師的情況放在另一個文件中，也可以把這兩種數(shù)據(jù)合放在一個文件中，還可以把學(xué)生情況分放在兩個文件中（比如共1萬個學(xué)生，前5000個放在一個文件中，后5000個學(xué)生放在另一個文件中）。其他很多類型的信息，如軟件、信件等也是一樣。例如一個軟件可能由多個文件組成（即分放在多個文件中），也可能由一個文件組成；一封信可以形成一個文件，也可以由兩個文件組成，或反過來兩封信也可以放在一個文件中，等等。照此看來，文件的內(nèi)容劃分是非常靈活的，完全由用戶根據(jù)應(yīng)用要求來確定。打個比方，文件就像個“容器”——存放數(shù)據(jù)的“容器”，這“容器”放什么、放多少，是由用戶根據(jù)需要來靈活決定的。但是，計算機系統(tǒng)中外存上的數(shù)據(jù)“容器”，并不止文件一種，還有目錄、分區(qū)、外存介質(zhì)、記錄等，而且這些數(shù)據(jù)“容器”或數(shù)據(jù)集合的內(nèi)容也是可以由用戶根據(jù)需要靈活決定的，那么文件與外存的上述其他數(shù)據(jù)“容器”（集合）間有區(qū)別嗎？有著什么樣的區(qū)別？是只有量上、規(guī)模上的區(qū)別，還是有著什么根本的區(qū)別？endprint

讓我們進一步再來看文件的另一特性：雖然文件內(nèi)容可以由用戶根據(jù)需要靈活決定，但是，一旦放在了一個文件里，在下次修改之前，文件中的內(nèi)容的連續(xù)順序關(guān)系就固定了。比如把一封信放在一個文件中之后，到用戶再修改該信的內(nèi)容之前，這封信里的內(nèi)容，也就是字句之間的前后順序關(guān)系也固定了，甚至哪個地方空幾個空格或空行，也都固定了。由此看來，雖然文件的內(nèi)容可以由用戶靈活存放，但在用戶對文件內(nèi)容的兩次存放或修改之間，文件中的內(nèi)容是固定的，具有固定的連續(xù)順序關(guān)系。進一步再來看一個例子：如果把1萬個學(xué)生的情況放在一個文件中，每個學(xué)生的情況都占10字節(jié)，那么用戶在編程順序讀取該文件內(nèi)容時，每讀取下一個學(xué)生的情況，都可以通過將文件內(nèi)當前讀寫指針順序后移10字節(jié)（有些系統(tǒng)是自動后移的），再讀就得到了下一個學(xué)生的情況。這就意味著用戶認為這1萬個學(xué)生情況在外存上是連續(xù)存放的。而實際上，這1萬組數(shù)據(jù)在外存上的物理存放位置卻不一定連續(xù)的。

那么外存其他數(shù)據(jù)“容器”有這種固定的連續(xù)順序關(guān)系嗎？讓我們再通過一個例子來看一下：如果把1萬個學(xué)生的情況分放在兩個文件中，每個文件5000個，那么在取下一學(xué)生的情況時，前5000條仍舊移動指針，但在從第5000個到第5001個時，用戶卻知道這時不能靠移動指針，而是重新打開另一個文件取出第一個，接下來又開始指針移動。這說明用戶雖然認為這兩個文件各自內(nèi)部都是連續(xù)的，但不認為兩個文件間存在連續(xù)關(guān)系，雖然從第5000個到第5001個在純邏輯上是連續(xù)的。這里要注意，也許有時可以勉強認為放在一個目錄里的不同文件間具有順序關(guān)系（根據(jù)dir或ls這樣的命令顯示的順序關(guān)系），但不會在操作上體現(xiàn)出來這兩個文件間具有連續(xù)關(guān)系，因此用戶也不會這么認為。

因此，筆者早在1997年和2000年就提出“文件”的定義應(yīng)是：文件是外存上的一種數(shù)據(jù)存放單元或單位，是由操作系統(tǒng)提供的、在用戶觀點中其內(nèi)容是連續(xù)順序存放的最大邏輯數(shù)據(jù)空間[3，9]。

或者也可以這樣表達：文件是外存上的由操作系統(tǒng)提供的具有以下特性的一種數(shù)據(jù)容器、數(shù)據(jù)空間、數(shù)據(jù)集合、數(shù)據(jù)存放單元或單位：（1）在用戶眼中（亦即在邏輯上），文件的內(nèi)容是連續(xù)順序的；（2）但實際上在外存物理空間中不一定是連續(xù)存放的；（3）比文件更大的容器都不具有上述（1）的連續(xù)特性。

對于上述新定義，筆者給出以下強調(diào)和解釋：

1.對于定義中的“連續(xù)順序特性”，眾所周知只是用戶觀點中的特性，實際上文件在外存即物理存放時并不一定是，而且經(jīng)常不是連續(xù)順序的（外存物理空間利用率的原因）。因此，文件的連續(xù)順序特性，就起到了掩蓋底層物理硬件細節(jié)的作用，從而使其上層的軟件和用戶操作是硬件無關(guān)的。這就說明了，文件作為操作系統(tǒng)的一個重要界面機制，恰在“硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)”與“硬件無關(guān)、應(yīng)用相關(guān)”的分界線上。這種固定的連續(xù)順序關(guān)系，恰是文件（及其子集“容器”——例如記錄）的特有本質(zhì)。比文件更大的、更上層的容器，例如目錄等，都不具有這種連續(xù)順序特性。

2.定義中的“最大”二字，就將文件與記錄區(qū)分開來：記錄雖然具有“連續(xù)順序特性”，但不是“最大的”；文件是用戶認為在外存上連續(xù)順序存放數(shù)據(jù)的最大單位。

3.定義中的“空間”二字，在這里用的是“空間”而不是“集合”。這是因為，嚴格來說，文件不能說成是一種數(shù)據(jù)集合，因為通常提到集合的時候，集合中的內(nèi)容是無序的，而上面的事實卻說明文件中的內(nèi)容是有嚴格的連續(xù)順序關(guān)系（在兩次修改之間），所以應(yīng)該說文件是一種數(shù)據(jù)空間——一種具有連續(xù)順序特性的數(shù)據(jù)空間。

4.定義中的“由操作系統(tǒng)提供的”，把文件與操作系統(tǒng)之外的上層應(yīng)用軟件提供的連續(xù)順序空間區(qū)別開來。操作系統(tǒng)之外的上層應(yīng)用軟件提供進一步的文件結(jié)構(gòu)（有結(jié)構(gòu)的文件，二維或多維結(jié)構(gòu)文件等，都建立在一維順序連續(xù)空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上）、文件類型、文件間關(guān)系、數(shù)據(jù)庫等，這些都是硬件無關(guān)、應(yīng)用相關(guān)的。

5.此定義能否用于非計算機專業(yè)的用戶和讀者，尚需斟酌。以下解釋似乎更適用于非計算機專業(yè)：“文件是計算機系統(tǒng)中用于在外存上存放數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)容器或集合、一種數(shù)據(jù)空間、一種數(shù)據(jù)存放單元或單位。人們通常把邏輯意義上相對完整或獨立的一組數(shù)據(jù)放在一個文件中，或把格式相同或格式可統(tǒng)一管理的一組數(shù)據(jù)放在一個文件中。例如，一篇文章是一個文件，一張照片是一個文件，等?！?/p>

四結(jié)語

上述為在參考文獻[1-3]關(guān)于“定義”的定義和“操作系統(tǒng)”定義的基礎(chǔ)上，探討和分析了關(guān)于文件的定義。

此外，在筆者多年編寫的操作系統(tǒng)原理教材各版（參考文獻[3，9-14]為其中一部分）和操作系統(tǒng)教學(xué)探討論文中（參考文獻[1-2，15]），對內(nèi)存、虛存、文件子系統(tǒng)、鏈接、緩沖等大量名詞，都在定義達標方面做了大量努力，并在教材各章末尾通過作者提出的“內(nèi)存四空間模型”等各章總結(jié)模型，對這些定義做了系統(tǒng)化的比較、聯(lián)系、分析、總結(jié)。因篇幅所限，在此不一一細述。

筆者學(xué)疏識淺，水平有限，上述定義必定有待改進之處，本文旨在拋磚引玉，若有意見、建議或異議，歡迎共同探討。

參考文獻

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