18. 파일 입출력

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file; // 파일 포인터 선언
    char buffer[256]; // 버퍼 선언

    // 파일 출력 스트림
    file = fopen("example.txt", "w"); // "example.txt"라는 이름의 파일을 쓰기 모드(w)로 열기
    if (file == NULL) { // 파일 열기에 실패한 경우
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }
    fputs("Hello, World!\n", file); // 파일에 "Hello, World!\n"라는 문자열 쓰기
    fflush(file); // 출력 버퍼를 비워 파일에 쓰기
    fclose(file); // 파일 닫기

    // 파일 입력 스트림
    file = fopen("example.txt", "r"); // "example.txt"라는 이름의 파일을 읽기 모드(r)로 열기
    if (file == NULL) { // 파일 열기에 실패한 경우
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }
    while(fgets(buffer, 256, file) != NULL) { // 파일에서 문자열 읽기
        printf("%s", buffer); // 읽은 문자열 출력
    }
    fclose(file); // 파일 닫기

    return 0;
}
C
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파일 관련 함수

위 파일 입출력 예제 코드에서 사용된 파일 관련 함수는 다음과 같습니다.

fopen 함수

fopen 함수가 호출되면 FILE 구조체 변수가 생성됩니다. 생성된 FILE 구조체는 파일 포인터로, 파일 입출력 연산에 사용 됩니다. 즉, 파일의 입출력은 이 파일 포인터를 통해 수행합니다.

아래는 fopen 함수의 선언 형태 입니다.

#include <stdio.h>
FILE * fopen(const char * filename, const char * mode);
C
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filename은 파일의 이름을, mode는 파일을 어떤 방식으로 열 것인지를 나타내는 문자열입니다. mode에는 여러 가지 옵션들이 있으며, 대표적인 것들은 r(읽기 모드), w(쓰기 모드), a(추가 모드) 등이 있습니다.

예를 들어, 파일을 대상으로 입력과 출력을 하려면 fopen 함수를 통해 파일을 지정하고, mode를 통해 입력 또는 출력 모드를 지정하면 됩니다.

파일의 개방 모드(Mode)

모드	스트림의 성격	파일이 없으면?
r	읽기 가능	에러
w	쓰기 가능	생성
a	파일의 끝에 덧붙여 쓰기 가능	생성
r+	읽기/쓰기 가능	에러
w+	읽기/쓰기 가능	생성
a+	읽기/덧붙여 쓰기 가능	생성

파일의 유형

C 프로그램은 파일을 텍스트 형식으로 읽거나 쓸 경우 개행 처리가 달라집니다.(ex. Windwos: \r\n)

•

텍스트 파일: t

•

바이너리 파일: b

운영체제별 개행 처리 방식

•

MS-DOS: \r\n

•

MacOS: \r

•

Unix: \n

•

C: \n

fclose 함수

fclose 함수는 열린 파일을 닫고 관련된 파일 포인터를 해제하는 역할을 합니다. 파일 포인터는 메모리 효율성을 위해 더이상 필요 없을 때 반드시 해제해야 합니다. 이렇게 하면 시스템 자원을 절약하며, 다른 프로세스가 파일에 접근 가능합니다.

#include <stdio.h>
int fclose(FILE * stream);
// 성공 시 0, 실패 시 EOF를 반환
C
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fflush 함수

fflush 함수는 출력 스트림의 버퍼를 비워 파일에 쓰는 역할을 합니다. 다시 말해, 출력 버퍼에 저장된 데이터를 목적지(파일)로 전송한다는 의미 입니다. 이는 프로그램이 비정상적으로 종료될 경우 데이터 손실을 방지하는 데 중요합니다.

fflush 함수는 입력 버퍼를 대상으로 호출할 수 없습니다.

#include <stdio.h>
int fflush(FILE * stream);
// 성공 시 0, 실패 시 EOF 반환
C
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파일 입출력 함수

파일 구조체 변수에 데이터를 작성하거나 읽으려면 입출력 관련 함수가 필요합니다. 위 예제 코드는 문자열의 입출력을 위해 fputs, fgets 함수를 사용 했습니다. 이 함수들 외에도 fputc, fgetc 함수도 파일의 입출력을 수행할 수 있습니다. 해당 함수들을 이용한 예제는 다음과 같습니다.

파일 쓰기(fputc, fputs)

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char str1[] = "fputc\n"; // 파일에 작성할 문자열
    char str2[] = "fgets\n"; // 파일에 작성할 문자열

    // 파일 쓰기 스트림
    file = fopen("example.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fputc 사용
    for (int i = 0; str1[i]; i++) {
        fputc(str1[i], file); // 문자 하나씩 파일에 쓰기
    }
    
    // fputs 사용
    fputs(str2, file); // 문자 하나씩 파일에 쓰기

    // 파일 닫기
    fclose(file);

    return 0;
}
C
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파일 읽기(fgetc, fgets)

fgets 함수를 사용하여 읽어 들일 문자열의 끝에는 반드시 \n 문자가 들어가야 합니다.

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char str[30];

    // 파일 읽기 스트림
    file = fopen("example.txt", "rt");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fgetc 사용
    str[0] = fgetc(file); // f
    printf("%c", str[0]);
    str[0] = fgetc(file); // p
    printf("%c", str[0]);
    str[0] = fgetc(file); // u
    printf("%c", str[0]);
    str[0] = fgetc(file); // t
    printf("%c", str[0]);
    str[0] = fgetc(file); // c
    printf("%c", str[0]);
    str[0] = fgetc(file); // \n
    printf("%c", str[0]);
 
    // fgets 사용
    fgets(str, sizeof(str), file);
    printf("%s", str); // fputs

    // 파일 닫기
    fclose(file);

    return 0;
}
C
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바이너리 데이터의 입출력(fread, fwrite)

fread 함수와 fwrite 함수는 각각 바이너리 데이터를 읽고 쓸 때 사용됩니다. 이 함수들은 파일에서 지정된 크기와 개수의 데이터를 읽거나 쓸 수 있습니다.

fread 함수는 파일에서 지정된 크기의 데이터를 지정된 개수 만큼 읽어서 메모리에 저장합니다.

#include <stdio.h>
size_t fread(void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream);
C
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ptr은 데이터를 저장할 메모리의 주소, size는 읽을 데이터의 크기, count는 읽을 데이터의 개수, stream은 파일 포인터입니다. 성공적으로 읽은 데이터의 개수를 반환합니다.

fwrite 함수는 메모리에서 지정된 크기의 데이터를 지정된 개수 만큼 읽어서 파일에 씁니다.

#include <stdio.h>
size_t fwrite(const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream);
C
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ptr은 데이터의 주소, size는 쓸 데이터의 크기, count는 쓸 데이터의 개수, stream은 파일 포인터입니다. 성공적으로 쓴 데이터의 개수를 반환합니다.

예제코드

다음은 fread와 fwrite를 사용하여 바이너리 데이터를 파일에 쓰고 읽는 예제 코드입니다. 이 코드는 구조체 배열을 파일에 쓰고, 다시 읽어와서 출력합니다.

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char name[20];
    int age;
} Person;

int main() {
    FILE *file;
    Person people[3] = {
        {"Kim", 20},
        {"Dowon", 30},
        {"DoTTak", 40}
    };
    Person buffer[3];

    // 파일 쓰기 스트림
    file = fopen("people.bin", "wb");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fwrite 사용
    fwrite(people, sizeof(Person), 3, file);
    fclose(file);

    // 파일 읽기 스트림
    file = fopen("people.bin", "rb");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fread 사용
    fread(buffer, sizeof(Person), 3, file);
    fclose(file);

    // 출력
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("Name: %s, Age: %d\n", buffer[i].name, buffer[i].age);
    }

    return 0;
}
C
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텍스트와 바이너리 데이터의 동시 입출력(fprintf, fscanf)

fprintf 함수와 fscanf 함수는 각각 파일에 서식을 지정하여 데이터를 쓰거나 읽을 때 사용됩니다. 이 함수들은 파일에서 지정된 서식에 따라 데이터를 쓰거나 읽을 수 있습니다.

fprintf 함수는 지정된 파일에 서식에 따라 데이터를 씁니다. printf 함수와 비슷하나, 첫 번째 인자로 파일 포인터를 받습니다.

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);
C
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fscanf 함수는 지정된 파일에서 서식에 따라 데이터를 읽습니다. scanf 함수와 비슷하나, 첫 번째 인자로 파일 포인터를 받습니다.

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE * stream, const char * format, ...);
C
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예제코드

다음은 fprintf와 fscanf를 사용하여 파일에 데이터를 쓰고 읽는 예제 코드입니다. 이 코드는 구조체를 파일에 쓰고, 다시 읽어와서 출력합니다.

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char name[20];
    int age;
} Person;

int main() {
    FILE *file;
    Person person1 = {"DoTTak", 20};
    Person person2;

    // 파일 쓰기 스트림
    file = fopen("person.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fprintf 사용
    fprintf(file, "%s %d\n", person1.name, person1.age);
    fclose(file);

    // 파일 읽기 스트림
    file = fopen("person.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // fscanf 사용
    fscanf(file, "%s %d", person2.name, &person2.age);
    fclose(file);

    // 출력
    printf("Name: %s, Age: %d\n", person2.name, person2.age);

    return 0;
}
C
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feof와 파일 위치 지시자

feof 함수는 파일의 끝(EOF, End Of File)에 도달했는지를 확인하는 함수입니다. 이는 파일에서 데이터를 읽거나 쓰는 동안, 파일의 끝에 도달하면 feof 함수가 참(True)을 반환함으로써 확인할 수 있습니다.

이 때, 파일의 끝을 알게 되는 기준은 '파일 위치 지시자'라는 것이 있기 때문입니다. ‘파일 위치 지시자’란, 파일 내에서 현재 위치를 가리키는 지시자입니다. 파일에서 데이터를 읽거나 쓸 때, 파일 위치 지시자는 자동으로 이동합니다. 이 ‘파일 위치 지시자’를 이용하면 데이터가 어느 위치에 쓰였는지 또는 어디서부터 읽혀야 하는지를 알 수 있습니다. 파일 위치 지시자의 위치는 fseek, ftell 함수를 사용하여 조작할 수 있습니다.

feof 함수

feof 함수는 파일의 끝(EOF)에 도달했는지 확인하는 데 사용됩니다. 파일에서 데이터를 읽거나 쓰는 동안 파일의 끝에 도달하면 feof 함수는 참을 반환합니다. 이 함수를 사용하여 파일에서 더 이상 읽을 데이터가 없음을 확인할 수 있습니다.

#include <stdio.h>
int feof(FILE * stream);
// 파일의 끝에 도달한 경우 0이 아닌 값 반환
C
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fseek 함수

fseek 함수는 파일 위치 지시자의 위치를 변경하는 데 사용됩니다. 이 함수는 파일 내에서 임의로 접근할 수 있게 해줍니다. 파일을 읽거나 쓸 때 필요한 위치로 파일 위치 지시자를 이동시킬 수 있습니다.

#include <stdio.h>
int fseek(FILE * stream, long offset, int wherefrom);
// 성공 시 0, 실패 시 0이 아닌 값을 반환
C
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•

stream으로 전달된 파일 위치 지시자를 wherefrom에서부터 offset 바이트 만큼 이동 됩니다.

•

wherefrom에 전달될 수 있는 상수와 그 의미

매개변수 werefrom 이…	파일 위치 지시자는…
SEEK_SET(0) 이라면…	파일 맨 앞에서부터 이동을 시작	첫 번째 바이트에서 부터
SEEK_CUR(1) 이라면	현재 위치에서부터 이동을 시작	EOF에서부터
SEEK_END(2) 이라면	파일 맨 끝에서부터 이동을 시작	음수로 전달되면 왼쪽(앞 부분)으로 이동

ftell 함수

ftell 함수는 파일 위치 지시자의 현재 위치를 반환합니다. 이 함수는 파일의 시작부터 파일 위치 지시자의 위치까지의 오프셋을 바이트 단위로 반환합니다.

#include <stdio.h>
long ftell(FILE * stream);
// 파일 위치 지시자의 위치 정보 반환
C
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예제 코드

아래는 파일을 생성하고, feof, fseek, ftell 함수를 사용하는 예제 코드입니다. 이 코드는 먼저 example.txt 파일을 생성하고 문자열을 작성한 후, 파일에서 문자를 하나씩 읽어서 출력하고, 파일의 끝에 도달하면 종료합니다.

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char ch;

    // 파일 쓰기 스트림
    file = fopen("example.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 생성에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // 파일에 문자열 쓰기
    fputs("Hello, World!\n", file);
    fclose(file);

    // 파일 읽기 스트림
    file = fopen("example.txt", "r+");
    if (file == NULL) {
        printf("파일 열기에 실패했습니다.\n");
        return 1;
    }

    // 파일에서 문자를 하나씩 읽어서 출력
    while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {
        printf("%c", ch);
    }

    // 파일의 끝에 도달했는지 확인
    if (feof(file)) {
        printf("\n파일의 끝에 도달했습니다.\n");
    } else {
        printf("\n파일 읽기 중 오류가 발생했습니다.\n");
    }

    // 파일의 현재 위치 확인
    long pos = ftell(file);
    printf("파일 위치 지시자의 현재 위치: %ld\n", pos);

    // 파일 위치 지시자의 위치를 파일의 시작으로 이동
    fseek(file, 0, SEEK_SET);
    pos = ftell(file);
    printf("파일 위치 지시자의 현재 위치: %ld\n", pos);

    // 특정 위치에 문자열 쓰기
    fseek(file, 12, SEEK_SET); // 파일의 12번째 위치로 이동 ('!' 위치에 ' C programming' 작성하기)
    fputs(" C programming", file); // 지정된 위치에 문자열 쓰기

    // 파일 닫기
    fclose(file);

    return 0;
}
C
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예제 출력

https://github.com/DoTTak/Learning-C/tree/main/18.File

$ gcc -o file.o file.c
$ ./file.o
[*] 파일 입출력 예제 코드
Hello, World!

[*] 파일 입출력 함수 - 파일 쓰기(fputc, fputs)

[*] 파일 입출력 함수 - 파일 읽기(fgetc, fgets)
fputc
fgets

[*] 바이너리 데이터의 입출력
Name: Kim, Age: 20
Name: Dowon, Age: 30
Name: DoTTak, Age: 40

[*] 텍스트와 바이너리 데이터의 동시 입출력
Name: DoTTak, Age: 20

[*] feof와 파일 위치 지시자
Hello, World!

파일의 끝에 도달했습니다.
파일 위치 지시자의 현재 위치: 14
파일 위치 지시자의 현재 위치: 0
Shell
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