ysw's blog

C File IO

17 Jan 2019 | C

포스팅

기본적인 입출력

C언어에서는 기억장치에 저장되는 파일을 다루는 것과 마찬가지로 입출력 장치를 다룹니다. 따라서 키보드, 모니터와 같은 대부분의 콘솔 장치도 C 프로그램에서는 자동으로 열리는 파일처럼 다뤄집니다. C언어에서는 stdin 표준 스트림을 통해 입력 장치를 다루며, stdout 표준 스트림을 통해 출력 장치를 다루게 됩니다.

스트림(stream)

C 프로그램은 파일이나 콘솔의 입출력을 직접 다루지 않고, 스트림(stream)이라는 것을 통해 다룹니다. 스트림(stream)이란 실제의 입력이나 출력이 표현된 데이터의 이상화된 흐름을 의미합니다. 즉, 스트림은 운영체제의 의해 생성되는 가상의 연결 고리를 의미합니다.

<내용>

C 언어에서 파일과의 연결을 위한 스트림은 사용자가 직접 생성하고 소멸시켜야 합니다. 하지만 콘솔 장치에 대한 스트림은 프로그램 실행 시 자동으로 생성되며, 프로그램 종료 시 자동으로 소멸합니다.

<내용>

C언어에서 기본적으로 제공되는 표준 스트림(standard stream)은 다음과 같습니다.

stdin 표준 입력 스트림
stdout 표준 출력 스트림
stderr 표준 오류 스트림

EOF(End Of File)

운영체제에서 파일의 끝을 탐지하는 방법은 운영체제마다 약간씩 다릅니다. 하지만 C언어는 운영체제와 상관없이, 파일의 끝에 도달했을 때 언제나 특별한 값을 반환하도록 합니다. 그 값을 EOF(End Of File)라고 하며, 실제로 이 값은 -1을 나타냅니다.

파일뿐만 아니라 키보드를 통한 입력 시에도 입력의 끝을 알려주는 방법이 필요합니다. 대부분의 유닉스(UNIX) 시스템에서는 라인의 시작 위치에서 Ctrl+D를 누르면 EOF를 발생시킬 수 있습니다. 윈도우 명령창에서는 해당 라인의 어디에서든 Ctrl+Z를 누르고 나서 Enter를 누르면 EOF를 발생시킬 수 있습니다.

콘솔 입출력

버퍼(buffer)

지금까지 우리가 사용한 printf(), scanf(), puts() 함수 등은 C언어의 표준 입출력 함수입니다. 이러한 표준 입출력 함수를 사용할 때에는 버퍼(buffer)라는 임시 메모리 공간을 사용하게 됩니다.

<내용>

버퍼를 사용하면서 얻을 수 있는 장점은 다음과 같습니다.

1. 문자를 하나씩 전달하는 것이 아닌 묶어서 한 번에 전달하므로, 전송 시간이 적게 걸려 성능이 향상합니다.
2. 사용자가 문자를 잘못 입력했을 경우 수정을 할 수가 있습니다.

하지만 입력 작업에 버퍼를 사용하는 것이 반드시 좋은 것만은 아닙니다. 빠른 반응이 요구되는 게임과 같은 프로그램에서는 키를 누르는 즉시 바로 전달되어야만 합니다.

이렇게 버퍼를 사용하는 입력과 버퍼를 사용하지 않는 입력은 서로 다른 용도로 사용됩니다. 따라서 자신의 목적에 맞게 버퍼의 사용 여부를 판단해야 합니다.

버퍼링 방식

입출력에 사용되는 버퍼링에는 다음과 같이 두 가지 방식이 있습니다.

1. 완전 버퍼링(fully buffered)
2. 라인 버퍼링(line-buffered)

완전 버퍼링은 버퍼가 가득 차면 버퍼 안의 내용을 목적지로 보내는 방식입니다. 이 방식은 보통 파일 입출력에서 사용됩니다.

라인 버퍼링은 입력된 문자 중 개행 문자가 나타날 때마다 버퍼 안의 내용을 목적지로 보내는 방식입니다. 이 방식은 보통 키보드 입력에서 사용됩니다.

이러한 입력 작업뿐만 아니라 printf()함수 등을 통해 모니터에 데이터를 출력할 때도 버퍼를 사용합니다. 출력하고자 하는 데이터는 일단 출력 버퍼에 저장되었다가 출력 스트림을 통해 모니터로 전송됩니다.

파일 입출력

파일(file)이란?

파일(file)이란 의미 있는 정보를 담고 있으며, 이름을 가지고 있는 저장 장치상의 논리적인 단위를 의미합니다. C언어에서는 이러한 파일을 바이트별로 따로 읽을 수 있는 연속적인 바이트의 집합으로 취급합니다.

파일의 종류

컴퓨터는 파일을 다음과 같이 두 가지 종류로 나누어서 다룹니다.

1. 바이너리 파일(binary file)
2. 텍스트 파일(text file)

바이너리 파일은 데이터의 저장과 처리를 목적으로 0과 1의 이진 형식으로 인코딩된 파일을 가리킵니다. 프로그램이 이 파일의 데이터를 읽거나 쓸 때는 데이터의 어떠한 변환도 일어나지 않습니다.

텍스트 파일은 사람이 알아볼 수 있는 문자열로 이루어진 파일을 가리킵니다. 프로그램이 이 파일의 데이터를 읽거나 쓸 때는 포맷 형식에 따라 데이터의 변환이 일어납니다.

파일의 입출력

C언어에서 콘솔 장치에 대한 스트림은 프로그램 실행 시 자동으로 생성되며, 프로그램 종료 시 자동으로 소멸합니다. 하지만 파일과의 연결을 위한 스트림은 사용자가 직접 생성하고 소멸시켜야 합니다. C언어에서 파일에 대한 입출력 동작은 다음과 같은 순서에 따라 진행됩니다.

1. 파일과의 스트림 생성
2. FILE 구조체 변수의 포인터를 이용한 작업 진행
3. 파일과의 스트림 종결

모드 문자열

이 모드 문자열은 파일의 사용 용도를 결정하고, 파일의 데이터를 어떤 방식으로 입출력할지를 결정합니다.

우선 파일의 사용 용도를 결정하는데 사용할 수 있는 모드 문자열은 다음과 같습니다.
1. r (read mode) : 읽기 전용 모드
2. w (write mode) : 쓰기 전용 모드
3. a (append mode) : 추가 모드

그리고 파일의 데이터를 어떤 방식으로 입출력할지를 결정하는 사용할 수 있는 모드 문자열은 다음과 같습니다.

1. t (text mode) : 해당 파일의 데이터를 텍스트 파일로 인식하고 입출력함.
2. b (binary mode) : 해당 파일의 데이터를 바이너리 파일로 인식하고 입출력함.

또한, 추가적으로 다음과 같은 모드 문자열을 사용할 수 있습니다.

1. x (exclusive mode) : 열고자 하는 파일이 이미 존재하면 파일 개방에 실패함.
2. + (update mode) : 파일을 읽을 수도 있고 쓸 수도 있는 모드

가져온곳: URL