4-3 File IO - 시스템 함수 (학습)

File Descriptor

• 시스템으로부터 할당 받은 파일을 대표하는 정수
• 파일을 관리하기 위해 시스템이 필요로 하는 파일에 대한 정보를 가지고 있는 제어블록 입니다.
• 파일마다 독립적으로 존재하며, 시스템에 따라 다른 구조를 가질 수 있씁니다.
• 대개 보조기억장치에 저장되어 있다가 해당 파일이 Open될 때 주기억장치로 이동합니다.
• 프로세스가 파일을 다룰 때 사용하는 개념으로, 프로세스에서 특정 파일에 접근할 때 사용하는 추상적인 값입니다.
• 일반적으로 음이 아닌 정수를 갖습니다.
• REG파일, DIR, 소켓, 파이프, 블록 디바이스, 캐릭터 디바이스 등 모든 객체들을 파일로 관리하는데, 프로세스가 이 파일들에 접근할 때 파일 디스크립터를 이용합니다.
• 프로세스가 실행 중에 파일을 Open하면, 커널은 해당 프로세스의 파일 디스크립터 숫자 중 사용하지 않는 가장 작은 값을 할당해줍니다.
  • 그 다음 프로세스가 열려있는 파일에 시스템 콜을 이용해서 접근할 때, 파일 디스크립터(fd)값을 이용해서 파일을 지칭할 수 있습니다.
• 기본적으로 할당되는 fd는 표준입력(0), 표준출력(1), 표준에러(2) 입니다.

바이너리 파일 vs 텍스트 파일

1. 바이너리 파일

• 데이터로 구성된 파일
• 모든 파일은 0과 1로 이루어져 있습니다.
• 파일 구성 형식에 특별한 조건이 없어서 대부분 데이터의 크기로 판단합니다.
• 데이터파일(.dat), 실행파일(.exe), 이미지파일(.png), 바이너리파일(.bin) 등

2. 텍스트 파일

• 문자로 구성된 파일
• 대부분 ASCII문자나 문장들로 이루어져 있습니다.
• 소스코드파일(.cpp), README.txt 등

open()

함수 원형. int open(const char* path, int flags)
int open(const char* path, int flags, mode_t mode)
기능. 이미 존재하는 파일을 열거나, 새로운 파일을 생성하는 함수
헤더. <fcntl.h>
매개변수1. const char* path 대상 파일 이름
매개변수2. int flags 파일에 대한 열기 옵션
매개변수3. mode_t mode O_CREAT 옵션 사용에 의해 파일이 생성될 때, 지정되는 파일 접근 권한 (예:0644, 0777)
리턴.
(성공) 파일 열기에 성공하면, 파일 디스크립터의 양의 정수값 반환
(실패) -1 errno

열기 옵션	옵션 설명
O_RDONLY	읽기 전용으로 열기
O_WRONLY	쓰기 전용으로 열기
O_RDWR	읽기와 쓰기 모두 가능
O_CREAT	해당 파일이 없으면 생성
O_EXCL	해당 파일이 존재하면 오류 발생 및 파일을 열지 않는다
O_TRUNC	해당 파일이 존재하면 해당 파일의 모든 내용을 지운다
O_APPEND	쓰기 동작 시 파일의 끝에 내용 추가
O_NOCTY	열기 대상이 터미널일 경우, 이 터미널이 프로그램의 제어 터미널로 할당하지 않는다
O_NONBLOCK	읽을 내용이 없을 때에는 읽을 내용이 있을 때까지 기다리지 않고 바로 복귀한다
O_SYNC	쓰기 동작 시 물리적인 쓰기 동작이 완료될 때까지 대기

read()

함수 원형. ssize_t read(int fd, void* buf, size_t nbytes)
기능. open() 함수로 열기한 파일의 내용을 읽습니다
nbytes가 제로면 error
nbytes가 SSIZE_MAX보다 크면, implementation-defined
헤더. <unistd.h>
매개변수1. int fd open(), creat(), socket() accept() 등을 통하여 정상적으로 open한 file descriptor
매개변수2. void* buf 읽을 데이터를 저장할 메모리 영역
매개변수3. size_t nbytes 읽을 size (byte 수)
리턴.
0보다 큰 수 실제로 읽은 데이터 byte 수
일반적으로 nbytes와 같은 값을 리턴하지만, nbytes보다 작은 경우에는 End of file에 도달하였거나,
socket 통신에서는 수신할 데이터가 아직 도착하지 않은 경우나
peer(상대)에서 socket을 close했을 때 입니다.
0 End of file에 도달하여 더 이상 읽을 자료가 없는 경우
-1 errno
errno.
EAGAIN, EAGAIN or EWOULDBLOCK, EBADF, EFAULT, EINTR, EINVAL, EIO, EISDIR

write()

함수 원형. ssize_t write(int fd, const void* buf, size_t nbytes)
기능. 파일의 내용을 작성합니다
헤더. <unistd.h>
매개변수1. int fd open(), creat(), socket() accept() 등을 통하여 정상적으로 open한 file descriptor
매개변수2. void* buf 쓸 데이터를 저장할 메모리 영역
매개변수3. size_t nbytes 쓸 데이터의 size (byte 수)
리턴.
0보다 큰 값 작성한 데이터의 byte 수
nbytes와 같은 크기의 값을 리턴하지만, nbytes보다 작은 경우에는 signal이 발생하였거나, 쓰기 공간이 부족한 경우임
0 오류가 발생하지는 않았지만, 파일에 write되지 않음 (nbytes가 0인 경우)
-1 errno
errno.
EAGAIN, EAGAIN or EWOULDBLOCK, EBADF, EDESTADDRREQ, EDQUOT, EFAULT, EFBIF, EINTR, EINVAL, EIO, ENOSPC, EPERM, EPIPE

lseek()

함수 원형. off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence)
기능. file의 특정 위치부터 읽거나 쓰고싶을 때 유용합니다.
파일을 처음 열면 최초의 seek position은 0입니다.
open()에서 O_APPEND 플래그를 주면, 최초의 seek position은 파일의 끝에 있습니다.
헤더. <unistd.h>
매개변수1. int fd open(), creat()을 통하여 얻은 file descriptor
매개변수2. off_t offset whence로부터 이동할 상대 위치로, +-값을 가질 수 있으며, byte 단위의 위치입니다.
SEEK_SET(처음부터)인 경우는 -값을 가질 수 없으며, offset 값이 곧 이동할 위치입니다.
매개변수3. int whence offset 값의 상대 위치를 어디에서 시작할 것인지를 지정한 값
SEEK_SET(0) : 파일의 시작
SEEK_CUR(1) : 현재 Seek 포인터
SEEK_END(2) : 파일의 끝
리턴.
0 이상 변경된 파일에 대한 읽기/쓰기 위치 정보로 파일을 시작부터의 offset입니다.
-1 errno
errno.
EBADF, EINVAL, EOVERLFOW, ESPIPE

lseek(fd, 10, SEEK_SET); //파일의 시작에서 10번을 건너뛴다.
lseek(fd, -8, SEEK_END); //파일의 끝에서 앞으로 8번을 건너뛴다.
lseek(fd, 5, SEEK_CUR); //현재 위치에서 다시 5번을 건너뛴다.

close()

함수 원형. int close(int fd)
기능. open한 파일을 닫습니다.
헤더. <unistd.h>
매개변수. int fd open(), creat()을 통해 생성한 file descriptor
리턴.
0 정상적으로 파일을 닫았습니다.
-1 errno
errno.
EBADF, EINTR, EIO