C: 파일 다루기

High-level API

struct info
{
    char ch[10];
    int digit;
};

int write_info(struct info *i)
{
   FILE *fp = NULL;
    
    if (!(fp = fopen("/test", "w")))
    	return -1;

	if (fwrite(i, sizeof(struct info), 1 fp) != 1) {
    	fclose(fp);
        return -1;
    }
    
    fclose(fp);
    return 0;
}

int read_info()
{
    FILE *fp;
    struct info i;
    
    if (!(fp = fopen("/test", "r")))
    	return -1;
        
    if (fread(i, sizeof(struct info), 1) != 1) {
    	fclose(fp);
        return -1;
    }
    
    fclose(fp);
    
    printf("%s, %d\n", i.ch, i.digit);
}

 위는 파일을 읽고 쓰기 위한 간단한 예제이다.

• 파일을 읽고 쓰기 위해서는 라인 15, 33과 같이 fopen을 통해 읽거나 쓸 수 있는 FILE 포인터를 생성하여야 한다.
• 파일을 쓰고 읽을 때는 Text, Binary 모드로 나뉘게 된다.
  • 윈도우의 경우 함수에 이와 같은 것을 명시적으로 구분하지만 리눅스는 함수에 따라 구분된다.
  • Text 모드
    • Read : fgetc, fgets, fscanf
    • Write : fputc, fputs, fprintf
  • Binary 모드
    • fread, fwrite
• fopen을 통해 FILE 포인터를 사용하였다면, 사용 후 fclose를 통해 처리해주어야 한다.
  • fclose를 하지 않은 상태에서 fopen을 하여 사용하게 되면 값이 기록되지 않거나, 이상한 값이 읽힌다.
• ftell, fseek를 사용하여, 파일 포지션에 대한 처리도 가능하다.

 

Low-level API

struct info
{
    char ch[10];
    int digit;
};

int write_data(struct info *i)
{
    int fd;
    ssize_t ret;
    
    fd = (open("/test", O_CRET | O_WRONLY | O_APPEND, 0644);
    
    if (fd == -1)
    	return -1;
    
    ret = write(fd, i, sizeof(struct info));
    
    if (ret == -1) {
    	close(fd);
       	return -1;
    } else if (ret != sizeof(struct info)) {
    	close(fd);
        return -1;
    }
    
    close(fd);
    return 0;
}

int read_data()
{
    int fd;
    ssize_t ret;
    struct info i;
    
    fd = open("/test", O_RDONLY);
    
    if (fd == -1)
    	return -1;
        
    ret = write(fd, &i, sizeof(struct info));
    
    if (ret == -1) {
    	close(fd);
        return -1;
    } else if (ret != sizeof(struct info)) {
    	close(fd);
        return -1;
    }
    
    printf("%s %d", i.ch, i.digit);
    
    close(fd);
    return 0;
}

 High level API의 경우 `foepn`이라는 함수를 통해 파일을 여는 것과 달리, Low level API는 `open`이라는 저수준 함수를 통해 커널로 원하는 동작을 전달하게 된다.

• High level API보다 다양한 옵션을 사용할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
• 파일을 읽고 쓰는 것은 다음과 같이 나뉜다.
  • Read
    • read, pread
  • Write
    • write, pwrite, dprintf
• 파일 디스크립터를 파일 포인터로 변환하거나 반대의 작업도 가능하다.
  • fd → fp
    • `FILE *fdopen(int fd, const char *mode)`
  • fp → fd
    • `int fileno(FILE *stream);`

 

Memory Mapping

struct info
{
    char ch[10];
    int digit;
};

int read_data()
{
    int fd;
    struct stat sp;
    struct info *i;
    
    fd = open("/test", O_RDONLY);
    
    if (fd == -1)
    	return -1;
        
    if (fstat(fd, &sp) == -1) {
    	close(fd);
        return -1;
    }
    
    i = mmap(NULL, sp.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
    
    if (i == MAP_FAILED) {
    	close(fd);
       	return -1;
    }
    
    close(fd);
    return 0;
}

 일반적은 read, write의 경우 system call을 통해 커널로 전달하는 과정이 지속적으로 필요하다. 따라서 경우에 따라 Memory Mapping이 보다 효율적일 수 있다.

• mmap은 디바이스 파일을 메모리에 맵핑 후 사용 가능하게 한다.
• 파일을 메모리 주소에 맵핑하게 되므로 메모리 주소에 접근하는 방식으로 사용하게 된다.
  • 별도의 context switch가 필요하지 않다.
• mmap은 첫 번째 인자로 사용할 메모리 주소를 지정할 수 있지만 NULL을 입력하면 커널이 적절한 주소를 할당한다.
• open을 통해 fd를 반환받고, 파일 크기를 알기 위해서는 fstat를 통해 알 수 있다.
• 커널 레벨에서는 ioremap을 사용한다.