파일객체와 파일지시자 비교

출처 :
http://www.joinc.co.kr/modules/moniwiki/wiki.php/Site/system_programing/File/File_Object 
FILE 객체와 파일지시자 와의 차이점.. 시스템 프로그램 파일관련 작업을 할때, 우리는 int 형의 파일지시자 값을 돌려주 는 open 계열 함수와 FILE 객체를 돌려주는 fopen 계열함수중 택일 하여 사용한다. 이번장에서는 fopen 계열 함수와 open 계열 함수와의 차이점이 무엇이고, 어떠한 장정과 단점을 가지는지에 대해서 알아보도록 하겠다. 기본적으로 유닉스에서는 모든 것을 파일로 처리한다는것에 대해사 알고 있을 것이다. 이는 모든 표준입출력 표준에러, 파일, 소켓에등에도 동일하게 적용된다.
다음은 zipcode의 fork 버젼을 4444 번 port 로 실행시키고, zipcode 의 프로세스 상황을 출력한 결과 이다.
zipcode 의 fork 버젼은 다중연결서버 만들기 (1)의 서버프로그램이다.

[yundream@coco test]$ ./zipcode_m Usage : ./zipcode [port] 예 : ./zipcode 4444 [yundream@coco test]$ ./zipcode_m 4444

위와 같이 서버프로그램을 실행시키고 /proc 파일시스템을 이용해서 zipcode_m 의 프로세스 정보중 fd 정보를 출력해 보았다.

[yundream@hum test]$ ps -aux | grep zipcode_m | grep -v grep yundream 14987 0.0 0.2 1340 376 ttyq1 S 15:02 0:00 ./zipcode_m 4444 [yundream@hum test]$ cd /proc/14987/fd ; ls -al 합계 0 dr-x------ 2 yundream 500 0 3월 18 15:15 . dr-xr-xr-x 3 yundream 500 0 3월 18 15:15 .. lrwx------ 1 yundream 500 64 3월 18 15:15 0 -> /dev/ttyq1 lrwx------ 1 yundream 500 64 3월 18 15:15 1 -> /dev/ttyq1 lrwx------ 1 yundream 500 64 3월 18 15:15 2 -> /dev/ttyq1 lr-x------ 1 yundream 500 64 3월 18 15:15 3 -> /home/mycvs/test/zipcode.txt lrwx------ 1 yundream 500 64 3월 18 15:15 4 -> socket:[587641] [yundream@hum fd]$

위위 화면을 보면 알겠지만, 표준입력(0), 표준출력(1), 표준에러(2), 열린파일(3), 열린 소켓(4) 에 대해서 일련의 숫자로된 link 파일이 만들어지는걸 볼수 있을것이다.
표준입력,출력,에러는 자신의 터미널을 링크하고 있으며 열린파일은 파일, 소켓은 고유의 소켓번호를 링크하고 있음을 알수 있다.
INET(인터넷) 소켓의 경우에는 소켓통신을 위해서 파일을 생성하지 않고 커널에서 직접관리 하므로, INET 소켓의 경우 링크가 파일로 연결되지 않고, 커널의 소켓관리 번호에 연결된다는 점을 주의 하자

테스트도 할겸 0 번파일에 쓰기를 한번해보자.

[yundream@hum fd]$ echo "111" > 0 [yundream@coco test]$ ./zipcode_m 4444 111

그러면 ./zipcode_m 을 실행한곳에 111 이 출력 됨을 볼수 있을것이다.

open 계열
우리가 흔히 사용하는 open 계열의 함수를 사용하면 바로 /proc/pid/fd 밑에 있는 링크파일의 이름을 int 형으로 변환시켜서 되돌려주며, 이값을 이용해서 우리는 여러가지 입출력 작업을 할수 있게 되는것이다.
모든 입출력을 파일로 일관되게 처리할수 있으며, 프로그래밍 인터페이스와 /proc 파일의 인터페이스가 서로 동일하게 연결되어서 사용된다.
매우 효율적이고 편리한 입출력환경을 제공해준다는걸 느낄수 있을것이다.

이처럼 open 계열을 사용하면 각각의 입출력 파일을 직접 엑세스 할수 있으므로, 저수준의 작업, 예를들면 select, polling, 파일잠금, 레코드잠금, 파일속성변경등의 파일을 다루기 위한 세세한 일들을 할수 있는 장점을 얻게 된다.
반면 단점을 가지는데, 저수준으로 파일을 다루다 보니 간단한 일을 할기에는 너무 잔손이 많이 간다라는 점이다.
간단한 행입력을 받는 프로그램을 만든다고 생각해보자, open 을 사용하게 되면 개행문자 검사를 위해서 입력받은 문자를 바이트단위로 비교를 해주는 수고스러움을 감수해야 하며, 별도로 버퍼 관리를 해주어야 할것이다.

fopen 계열
이러한 문제를 해결하기 위해서(반드시 위의 문제때문에 나온것 만은 아니지만), f계열 의 좀더 고수준의 함수들을 제공한다.
f 계열함수들은 파일을 "FILE" 객체를 이용 해서 다루게 된다. FILE 객체는 fopen 함수를 이용해서 파일열기에 성공했을때 돌려주게 되는데,
/usr/include/stdio.h 를 열어보면 다음과 같이 선언되어 있다.

/* The opaque type of streams. This is the definition used elsewhere. */ typedef struct _IO_FILE FILE;

struct _IO_FILE 는 liblo.h 에 선언되어 있는데, 멤버변수가 꽤 많으니 직접 살펴 보기바란다. _IO_FILE 구조체를 보면 파일지시자와 함께, 파일 입출력을 위한 많은 버퍼를 별도로 관리하고 있음을 알수 있는데 fopen 계열함수를 이용하면, 이러한 구조체의 제어를 알아서 해준다.
결론적으로 파일을 객체로 다루게 됨으로 잔손질을 덜수 있게 된다.
아래의 예제코드를 보자

예제 : fopen.c

#include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() { FILE *fp; char buf[256]; printf("끝낼려면 ^D\n"); while(fgets(buf, 256, stdin) != NULL) { printf("%s", buf); } }

위의 코드를 open 계열함수로 사용하면 아마도 코드량이 2배 정도로 늘어날것이다.

FILE 과 파일지시자 사이의 호환
최초에 저수준으로 파일을 다룰필요가 있어서 open 을 썼더라도, 고수준의 f 계열 함수를 쓰고 싶을때가 있을것이다.
또는 그 반대의 경우도 있을수 있는데, 당연히 이에 대한 해법도 존재한다.
둘의 호환의 방법을 생각해보면, 최초에 open 을 통해서 파일을 열었더라도, FILE 객체의 구성요소를 전부체워주고 여기에 여결시키면 될것이며, fopen 을 통해서 FILE 객체로 받았다 하더라도 FILE 객체 구조체에 어차피 파일지시자가 있으므로, 이 값을 이용해서 저수준의 작업을 하는데 사용하면 될것이다.
이러한 상호 호환을 위해서 별도의 함수가 존재한다.

fdopen(3)과 fileno(3) 가 그것으로 fdopen 가 파일지시자를 받아서 FILE 객체를 되돌려주는 함수이고, fileno 가 FILE 객체를 받아서 파일지시자를 돌려받는 함수 이다.
아래는 fdopen 의 간단한 예이다.

예제 : fdopen.c

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int main() { int fd; FILE* fp; char buf[256]; printf("끝내기 : ^D\n"); fd = open(0, O_RDONLY); fp = fdopen(0, "r"); while(fgets(buf, 256, fp) != NULL) { printf("%s", buf); } }

이상 FILE 객체와 파일지시자 와의 차이점..에 대해서 알아보았습니다.
궁금한거나 잘못된점 있다면 댓글을 남겨주시면, 성심성의껏 답변드리도록 하겠습니다.