10장 C 표준 파일 입출력 子曰 學而時習(실습?)之 不亦悅乎.

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1 10장 C 표준 파일 입출력 子曰 學而時習(실습?)之 不亦悅乎

2 10.1 파일 및 파일 포인터

3 파일 C 프로그램에서 파일은 왜 필요할까? 유닉스/리눅스 파일 변수에 저장된 정보들은 실행이 끝나면 모두 사라진다
정보를 영속적으로 저장하기 위해서는 파일에 저장해야 한다 유닉스/리눅스 파일 모든 데이터를 연속된 바이트 형태로 저장한다

4 C 언어의 파일 종류 텍스트 파일(text file) 이진 파일(binary file)
사람들이 읽을 수 있는 문자들을 저장하고 있는 파일 텍스트 파일에서 “한 줄의 끝”을 나타내는 ‘\n’ 표현은 파일이 읽어 들여질 때, C 내부의 방식으로 변환된다 이진 파일(binary file) 모든 데이터는 있는 그대로 바이트의 연속으로 저장 이진 파일을 이용하여 메모리에 저장된 변수 값 형태 그대로 파일에 저장할 수 있다

5 파일 입출력 C 언어의 파일 입출력 과정 파일을 사용하기 위해서는 1. 파일 열기: fopen( ) 함수 사용
2. 파일 입출력 : 다양한 파일 입출력 함수 사용 3. 파일 닫기: fclose( ) 함수 사용 파일을 사용하기 위해서는 반드시 먼저 파일 열기(fopen)를 해야 한다 파일 열기를 하면 FILE 구조체에 대한 포인터가 리턴된다 FILE 포인터는 열린 파일을 지정한다

6 FILE 구조체 FILE 구조체: 열린 파일의 현재 상태를 나타내는 필드 변수들
특히 파일 입출력에 사용되는 버퍼 관련 변수들 FILE 구조체 (very old version) typedef struct { int cnt; // 버퍼의 남은 문자 수 unsigned char *base; // 버퍼 시작 unsigned char *ptr; // 버퍼의 현재 포인터 unsigned flag; // 파일 접근 모드 int fd; // 열린 파일 디스크립터 } FILE; // FILE 구조체

7 FILE 구조체의 실제 (Linux) FILE 구조체 (Unix) FILE 구조체
/usr/include/stdio.h 49행: typedef struct _IO_FILE FILE; /usr/include/libio.h 271행: struct _IO_FILE (Unix) FILE 구조체 /usr/include/stdio.h 66행: #include <iso/stdio_iso.h> /usr/include/iso/stdio_iso.h 74행: typedef __FILE FILE; /usr/include/iso/stdio_iso.h 37행: #include <stdio_tag.h> /usr/include/iso/stdio_iso.h 38행: #include <stdio_impl.h> /usr/include/stdio_tag.h 21행: typedef struct __FILE_TAG __FILE; /usr/include/stdio_impl.h 29행: struct __FILE_TAG

8 표준 입출력 stdin, stdout, stderr 각각 표준 입력, 표준 출력, 표준 오류를 나타내는 FILE 포인터
C 프로그램이 실행되면 자동적으로 열리고 프로그램이 종료될 때 자동으로 닫힘 표준 입출력 포인터 설명 가리키는 장치 stdin 표준 입력에 대한 FILE 포인터 키보드 stdout 표준 출력에 대한 FILE 포인터 모니터 stderr 표준 오류에 대한 FILE 포인터

9 파일 열기 함수 fopen() FILE *fopen(const char *filename, const char *mode); const char *filename: 파일명에 대한 포인터 const char *mode: 모드로 파일을 여는 형식 예 FILE *fp; fp = fopen(“~/text", "r"); if (fp == NULL) {     printf("파일 열기 오류\n"); } fp = fopen("outdata", "w"); fp = fopen("outdata", "a");

10 fopen (): 텍스트 파일 열기 모드 의미 파일이 없으면 파일이 있으면 "r" 읽기 전용(read) NULL 반환
정상 동작 "w" 쓰기 전용(write) 새로 생성 기존 내용 삭제 "a" 추가 쓰기(append) 기존 내용 뒤에 추가 "r+" 읽기와 쓰기 "w+" "a+" 추가를 위한 읽기와 쓰기

11 파일 닫기 파일을 열어서 사용한 후에는 파일을 닫아야 한다 예 int fclose(FILE *fp );
fp는 fopen 함수에서 받았던 포인터 닫기에 성공하면 0, 오류일 때는 EOF( -1)를 리턴한다 예 fclose(fp);

12 14.2 파일 입출력 함수

13 파일 입출력 함수 표준 입출력함수 표준 파일 입출력 함수 기능 문자단위로 입력하는 함수 문자단위로 출력하는 함수
getchar() fgetc(), getc() 문자단위로 입력하는 함수 putchar() fputc(), putc() 문자단위로 출력하는 함수 gets() fgets() 문자열을 입력하는 함수 puts() fputs() 문자열을 출력하는 함수 scanf() fscanf() 자료형에 따라 자료를 입력하는 함수 printf() fprintf() 자료형에 따라 자료를 출력하는 함수

14 문자 단위 입출력 fgetc() 함수와 fputc() 함수 int fgetc(FILE *fp);
파일에 문자 단위 입출력을 할 수 있다 int fgetc(FILE *fp); getc 함수는 fp가 지정한 파일에서 한 문자를 읽어서 리턴한다 파일 끝에 도달했을 경우에는 EOF(-1)를 리턴한다 int fputc(int c, FILE *fp); putc 함수는 파일에 한 문자씩 출력하는 함수 리턴값으로 출력하는 문자 리턴 출력시 오류가 발생하면 EOF(-1) 리턴

15 fcat.c #include <stdio.h> /* 텍스트 파일 내용을 표준출력에 프린트 */ int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; int c; if (argc < 2) fp = stdin; // 명령줄 인수가 없으면 표준입력 사용 else fp = fopen(argv[1],"r"); // 읽기 전용으로 파일 열기 c = getc(fp); // 파일로부터 문자 읽기 while (c != EOF) { // 파일끝이 아니면 putc(c, stdout); // 읽은 문자를 표준출력에 출력 c = getc(fp); // 파일로부터 문자 읽기 } fclose(fp); return 0;

16 fcopy.c Debugging! exit() warning errors
#include <stdio.h> /* 파일 복사 프로그램 */ int main(int argc, char *argv[]) { char c; FILE *fp1, *fp2; if (argc != 3) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일1 파일2\n", argv[0]); return 1; } fp1 = fopen(argv[1], "r"); if (fp1 == NULL) { fprintf(stderr, "파일 %s 열기 오류\n", argv[1]); return 2; fp2 = fopen(argv[2], "w"); while ((c = fgetc(fp1)) != EOF) fputc(c, fp2); fclose(fp1); fclose(fp2); return 0; Debugging! exit() warning errors

17 기타 파일 관련 함수 int feof(FILE *fp) int ungetc(int c, FILE *p)
int fflush(FILE *fp) 아직 기록되지 않고 버퍼에 남아 있는 데이터를 fp가 가리키는 출력 파일에 보낸다. 버퍼 비우기 기능을 수행하는 함수이다.

18 줄 단위 입출력 fgets() 함수와 fputs() 함수 char* fgets(char *s, int n, FILE *fp);
텍스트 파일에서 한 줄씩 읽거나 쓸 수 있다. char* fgets(char *s, int n, FILE *fp); 파일로부터 한 줄을 읽어서 문자열 포인터 s에 저장하고 s를 리턴 개행문자('\n')나 EOF를 만날 때까지 파일로부터 최대 n-1 개의 문자를 읽고 읽어온 데이터의 끝에는 NULL 문자를 붙여준다. 파일을 읽는 중 파일 끝 혹은 오류가 발생하면 NULL 포인터 리턴. int fputs(const char *s, FILE *fp); 문자열 s를 파일 포인터 fp가 가리키는 파일에 출력 성공적으로 출력한 경우에는 출력한 바이트 수를 리턴 출력할 때 오류가 발생하면 EOF 값을 리턴

19 line.c #include <stdio.h> #define MAXLINE 80 /* 텍스트 파일에 줄 번호 붙여 프린트한다 */ int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; int line = 0; char buffer[MAXLINE]; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: line 파일이름\n"); exit(1); } if ( (fp = fopen(argv[1],"r")) == NULL) fprintf(stderr, "파일 열기"); exit(2); while (fgets(buffer, MAXLINE, fp) != NULL) { // 한 줄 읽기 line++; printf("%3d %s", line, buffer); exit(0);

20 포맷 입출력 fprintf() 함수 fscanf() 함수
int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...); fprintf 함수의 첫 번째 인수 fp는 츨력할 파일에 대한 FILE 포인터 두 번째부터의 인수는 printf 함수와 동일 int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...); fscanf 함수의 첫 번째 인수 fp는 입력받을 파일에 대한 FILE 포인터 두 번째부터의 인수는 scanf 함수와 동일

21 fprint.c $ vi student.h struct student { ??? };
#include <stdio.h> #include "student.h" /* 학생 정보를 읽어 텍스트 파일에 저장한다 */ int main(int argc, char* argv[]) { struct student record; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); return 1; } fp = fopen(argv[1], "w"); printf("%7s %6s %4s\n", "학번", "이름", "점수"); while (scanf("%d %s %d", &record.id, record.name, &record.score)==3) fprintf(fp, "%d %s %d ", record.id, record.name, record.score); fclose(fp); return 0; $ vi student.h struct student { ??? }; $ gcc –o fprint fprintf.c $ ./fprint std

22 fscan.c $ gcc –o fscan fscan.c $ ./fscan std
#include <stdio.h> #include "student.h" /* 텍스트 파일에서 학생 정보를 읽어 프린트한다 */ int main(int argc, char* argv[]) { struct student record; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); return 1; } fp = fopen(argv[1], "r"); printf("%10s %6s %6s\n", "학번", "이름", "점수"); while (fscanf(fp,"%d %s %d", &record.id, record.name, &record.score)==3) printf("%10d %6s %6d\n", record.id, record.name, record.score); fclose(fp); return 0; $ gcc –o fscan fscan.c $ ./fscan std

23 10.3 이진 파일

24 fopen(): 이진 파일 열기 모드 의미 파일이 없으면 파일이 있으면 "rb" 읽기 전용(read) NULL 반환 정상 동작
"wb" 쓰기 전용(write) 새로 생성 기존 내용 삭제 "ab" 추가 쓰기(append) 기존 내용 뒤에 추가 "rb+" 읽기와 쓰기 "wb+" "ab+" 추가를 위한 읽기와 쓰기

25 블록 단위 입출력 fread()와 fwrite()
한번에 일정한 크기의 데이터를 파일에 읽거나 쓰기 위한 입출력 함수 int fread(void *buf, int size, int n, FILE *fp); fp가 가리키는 파일에서 size 크기의 블록(연속된 바이트)을 n개  읽어서 버퍼 포인터 buf가 가리키는 곳에 저장 읽어온 블록의 개수를 리턴 int fwrite(const void *buf, int size, int n, FILE *fp); 파일 포인터 fp가 지정한 파일에 버퍼 buf에 저장되어 있는 size 크기의 블록 (연속된 바이트)을 n개 기록 성공적으로 출력한 블록 개수를 리턴

26 fwrite() 함수

27 블록 입출력 기본 아이디어 예: int 저장 어떤 자료형의 데이터이던지 그 데이터를 연속된 바이트로 해석해 서 파일에 저장
파일에 저장된 데이터를 연속된 바이트 형태로 읽어서 원래 변수에 순서대로 저장하여 원래 데이터를 그대로 복원 예: int 저장 int i; FILE *fp = fopen("intfile", "wb"); fwrite(&i, sizeof(int), 1, fp);

28 stcreate1.c $ vi student.h
#include <stdio.h> #include "student.h" #define START_ID int main(int argc, char* argv[]) { struct student record; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n",argv[0]); exit(1); } fp = fopen(argv[1], "wb"); printf("%7s %6s %4s\n", "학번", "이름", "점수"); while (scanf("%d %s %d", &record.id, record.name, &record.score) == 3) fwrite(&record, sizeof(record), 1, fp); fclose(fp); exit(0); $ vi student.h struct student { int id; char name[20]; int score; }; $ gcc –o stcreate1 stcreate1.c $ ./stcreate1 stdb1

29 fread() 함수

30 stprint.c $ vi student.h struct student { int id; char name[20];
#include <stdio.h> #include "student.h" /* 파일에 저장된 모든 학생 정보를 읽어서 출력한다 */ int main(int argc, char* argv[]) { struct student record; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); return 1; } if ((fp = fopen(argv[1], "rb")) == NULL ) { fprintf(stderr, "파일 열기 오류\n"); return 2; printf(" \n"); printf("%10s %6s %6s\n", "학번", "이름", "점수"); while (fread(&record, sizeof(record), 1, fp) > 0) if (record.id != 0) printf("%10d %6s %6d\n", record.id, record.name, record.score); fclose(fp); return 0; $ vi student.h struct student { int id; char name[20]; int score; }; $ gcc –o stprint stprint.c $ ./stprint stdb

31 10.4 임의 접근

32 파일 내 위치 현재 파일 위치(current file position)
열린 파일에서 다음 읽거나 기록할 파일 내 위치 파일 위치 포인터(file position pointer) 시스템 내에 그 파일의 현재 파일 위치를 저장

33 파일 위치 관련 함수 fseek(FILE *fp, long offset, int mode) rewind(FILE *fp)
파일 위치 포인터를 임의로 설정할 수 있는 함수 rewind(FILE *fp) 현재 파일 위치를 파일 시작에 위치시킴 ftell(FILE *fp) 파일의 현재 파일 위치를 나타내는 파일 위치 지정자 값 리턴

34 fseek() 함수 fseek(FILE *fp, long offset, int mode)
모드(mode) 기준으로 오프셋(offset)만큼 옮긴다. 기호 값 의미 SEEK_SET     파일 시작 SEEK_CUR 1     현재 위치 SEEK_END 2     파일 끝

35 fseek() 함수 파일 위치 이동 레코드 단위로 이동 파일끝 이후로 이동
fseek(fp, 0L, SEEK_SET); 파일 시작으로 이동(rewind) fseek(fp, 100L, SEEK_SET); 파일 시작에서 100바이트 위치로 fseek(fp, 0L, SEEK_END); 파일 끝으로 이동(append) fseek(fp, -100L, SEEK_END); 파일 끝으로 이동(append) 레코드 단위로 이동 fseek(fp, n * sizeof(record), SEEK_SET); n+1번째 레코드 시작위치로 fseek(fp, sizeof(record), SEEK_CUR); 다음 레코드 시작위치로 fseek(fp, -sizeof(record), SEEK_CUR); 전 레코드 시작위치로 파일끝 이후로 이동 fseek(fp, -sizeof(record), SEEK_END); 파일끝에서 한 레코드 전 위치로 이동

36 파일 끝 이후로 이동:예 fwrite(&record1, sizeof(record), 1, fp); fwrite(&record2, sizeof(record), 1, fp); fseek(fp, sizeof(record), SEEK_END); fwrite(&record3, sizeof(record), 1, fp); 레코드 #1 레코드 #2 레코드 #3

37 stcreate2.c $ vi student.h
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "student.h" #define START_ID /* 구조체를 이용하여 학생 정보를 파일에 저장한다 */ int main(int argc, char* argv[]) { struct student record; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); exit(1); } fp = fopen(argv[1], "wb"); printf("%7s %6s %4s\n", "학번", "이름", "점수"); while (scanf("%d %s %d", &record.id, record.name, &record.score) == 3) { fseek(fp, (record.id - START_ID) * sizeof(record), SEEK_SET); fwrite(&record, sizeof(record), 1, fp); fclose(fp); exit(0); $ vi student.h struct student { int id; char name[20]; int score; }; $ gcc –o stcreate2.c stcreate2.c $ ./stcreate2 stdb2

38 stquery.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "student.h" #define START_ID int main(int argc, char *argv[]) { struct student record; char c; int id; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); exit(1); } if ((fp = fopen(argv[1], "rb")) == NULL ) { fprintf(stderr, "파일 열기 오류\n"); exit(2); do { printf("검색할 학생의 학번 입력: "); if (scanf("%d", &id) == 1) { fseek(fp, (id - START_ID) * sizeof(record), SEEK_SET); if ((fread(&record, sizeof(record), 1, fp) > 0) && (record.id != 0)) printf("학번: %8d 이름: %4s 점수: %4d\n", record.id, record.name, record.score); else printf("레코드 %d 없음\n", id); } else printf("입력 오류"); printf("계속하겠습니까?(Y/N) "); scanf(" %c", &c); } while (c == 'Y'); fclose(fp); exit(0); $ gcc –o stquery.c stquiery.c $ ./stquery stdb2

39 레코드 수정 과정 (1) 파일로부터 해당 레코드를 읽어서 (2) 이 레코드를 수정한 후에
(3) 수정된 레코드를 다시 파일 내의 원래 위치에 써야 한다

40 stupdate.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "student.h" #define START_ID /* 파일에 저장된 학생 정보를 수정한다. */ int main(int argc, char *argv[]) { struct student record; int id; char c; FILE *fp; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "사용법: %s 파일이름\n", argv[0]); exit(1); } if ((fp = fopen(argv[1], "rb+")) == NULL) { fprintf(stderr, "파일 열기 오류\n"); exit(2); do { printf("수정할 학생의 학번 입력: "); if (scanf("%d", &id) == 1) { fseek(fp, (id - START_ID) * sizeof(record), SEEK_SET); if ((fread(&record, sizeof(record), 1, fp) > 0) && (record.id != 0)) { printf("학번: %8d 이름: %4s 점수: %4d\n", record.id, record.name, record.score); printf("새로운 점수 입력: "); scanf("%d", &record.score); fseek(fp, -sizeof(record), SEEK_CUR); fwrite(&record, sizeof(record), 1, fp); } else printf("레코드 %d 없음\n", id); } else printf("입력오류\n"); printf("계속하겠습니까?(Y/N) "); scanf(" %c",&c); } while (c == 'Y'); fclose(fp); exit(0); } $ gcc –o stupdate.c stupdate.c $ ./stupdate stdb2

41 핵심 개념 파일은 모든 데이터를 연속된 바이트 형태로 저장한다
파일을 사용하기 위해서는 반드시 파일 열기 fopen()를 먼저 해야 하며 파 일 열기를 하면 FILE 구조체에 대한 포인터가 리턴된다 FILE 포인터는 열린 파일을 나타낸다 fgetc() 함수와 fputc() 함수를 사용하여 파일에 문자 단위 입출력을 할 수 있다 fgets() 함수와 fputs() 함수를 이용하여 텍스트 파일에서 한 줄씩 읽거나 쓸 수 있다 fread()와 fwrite() 함수는 한 번에 일정한 크기의 데이터를 파일에 읽거나 쓴다 열린 파일에서 다음 읽거나 쓸 파일 내 위치를 현재 파일 위치라고 하며 파일 위치 포인터가 그 파일의 현재 파일 위치를 가리키고 있다 fseek() 함수는 현재 파일 위치를 지정한 위치로 이동시킨다