_IO_FILE구조체
struct _IO_FILE
{
int _flags; /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
/* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
char *_IO_read_ptr; /* Current read pointer */
char *_IO_read_end; /* End of get area. */
char *_IO_read_base; /* Start of putback+get area. */
char *_IO_write_base; /* Start of put area. */
char *_IO_write_ptr; /* Current put pointer. */
char *_IO_write_end; /* End of put area. */
char *_IO_buf_base; /* Start of reserve area. */
char *_IO_buf_end; /* End of reserve area. */
/* The following fields are used to support backing up and undo. */
char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */
char *_IO_backup_base; /* Pointer to first valid character of backup area */
char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */
struct _IO_marker *_markers;
struct _IO_FILE *_chain;
int _fileno;
int _flags2;
__off_t _old_offset; /* This used to be _offset but it's too small. */
/* 1+column number of pbase(); 0 is unknown. */
unsigned short _cur_column;
signed char _vtable_offset;
char _shortbuf[1];
_IO_lock_t *_lock;
#ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE
};
struct _IO_FILE_complete
{
struct _IO_FILE _file;
#endif
__off64_t _offset;
/* Wide character stream stuff. */
struct _IO_codecvt *_codecvt;
struct _IO_wide_data *_wide_data;
struct _IO_FILE *_freeres_list;
void *_freeres_buf;
size_t __pad5;
int _mode;
/* Make sure we don't get into trouble again. */
char _unused2[15 * sizeof (int) - 4 * sizeof (void *) - sizeof (size_t)];
};typedef struct _IO_FILE FILE;결국 FILE은 struct _IO_FILE의 typedef였다.
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_flags멤버변수-
open된 상태를 저장하는 플래그이다.
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앞 2바이트는 매직넘버 0xfbad로 고정되고, 뒤의 2바이트가 플래그의 의미로써 사용된다.
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플래그의 값들은 다음과 같다.
/* Magic number and bits for the _flags field. The magic number is mostly vestigial, but preserved for compatibility. It occupies the high 16 bits of _flags; the low 16 bits are actual flag bits. */ #define _IO_MAGIC 0xFBAD0000 /* Magic number */ #define _IO_MAGIC_MASK 0xFFFF0000 #define _IO_USER_BUF 0x0001 /* Don't deallocate buffer on close. */ #define _IO_UNBUFFERED 0x0002 #define _IO_NO_READS 0x0004 /* Reading not allowed. */ #define _IO_NO_WRITES 0x0008 /* Writing not allowed. */ #define _IO_EOF_SEEN 0x0010 #define _IO_ERR_SEEN 0x0020 #define _IO_DELETE_DONT_CLOSE 0x0040 /* Don't call close(_fileno) on close. */ #define _IO_LINKED 0x0080 /* In the list of all open files. */ #define _IO_IN_BACKUP 0x0100 #define _IO_LINE_BUF 0x0200 #define _IO_TIED_PUT_GET 0x0400 /* Put and get pointer move in unison. */ #define _IO_CURRENTLY_PUTTING 0x0800 #define _IO_IS_APPENDING 0x1000 #define _IO_IS_FILEBUF 0x2000 /* 0x4000 No longer used, reserved for compat. */ #define _IO_USER_LOCK 0x8000
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struct _IO_FILE *_chain멤버변수- 리스트 형태로 다른 FILE 구조체들과 single linked list 형태로 연결된다.
- 전역 변수
_IO_list_all을 통해서 관리된다. - 프로그램 시작 시
stdin, stdout, stderr의 순서로 FILE 구조체가 만들어지고, LIFO의 형식으로 연결된다.
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입출력의 효율?
- 입출력이 이루어질 때에는 필요할 때마다 입출력을 수행하게 된다면 효율이 매우 떨어지게 된다. 그래서 버퍼를 이용하여 버퍼 크기만큼 미리 입출력을 해놓고, 그 이후에 필요할 때마다 그 버퍼에서 값을 가져오는 방식으로 동작을 하게 된다. 아래는 그 예시이다.
- 커널과 Disk 사이의 구조
그림을 보면 알 수 있듯이, 커널은 내부적으로 버퍼를 사용하여 HD I/O횟수를 줄일 수 있다. - 유저공간과 커널공간 사이의 구조
이 경우에는 context switch의 비용 절감을 위해서 usermode에서 버퍼를 사용한다.
- 커널과 Disk 사이의 구조
- 입출력이 이루어질 때에는 필요할 때마다 입출력을 수행하게 된다면 효율이 매우 떨어지게 된다. 그래서 버퍼를 이용하여 버퍼 크기만큼 미리 입출력을 해놓고, 그 이후에 필요할 때마다 그 버퍼에서 값을 가져오는 방식으로 동작을 하게 된다. 아래는 그 예시이다.
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_IO_...멤버변수들- 이제 위 멤버변수들의 의미에 대해서 알 수 있을 것이다.
_IO_buf_base, _IO_buf_end- 내부적으로 할당된 버퍼의 시작점과 끝점(물론 버퍼의 마지막 element + 1위치)을 가리키는 포인터들이다.
_IO_read_ptr, _IO_read_base, _IO_read_endfread함수 호출시에 사용되는 포인터들이다.- 각각 버퍼에서 현재까지 read한 위치, read한 시작점, read한 끝점을 가리킨다.
fread함수를 설명하면서 자세하게 설명할 예정이다.
_IO_write_ptr, _IO_write_base, _IO_write_endfwrite함수 호출시에 사용되는 포인터들이다.- 각각 버퍼에서 현재까지 write한 위치, write한 시작점, write한 끝점을 가리킨다.
fwrite함수를 설명하면서 자세하게 설명할 예정이다.
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_fileno멤버변수fopen시에 내부적으로open시스템 콜을 호출하여 리턴된 fd값이 저장된다.fwrite혹은fread함수는 내부적으로write, read시스템 콜을 호출하게 되는데, 이 때 fd값으로 사용된다.
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설명 안 한 것들이 많지만, 일단은 이 정도로만...
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참고 자료
공부 내용 저장소