C 언어 이진 파일 처리

텍스트 파일과 이진 파일의 차이

파일은 크게 텍스트 파일과 이진 파일로 나눌 수 있다.

텍스트 파일 (Text File) 텍스트 파일은 사람이 텍스트 편집기로 내용을 쉽게 읽고 수정할 수 있는 파일이다. 파일의 모든 내용은 문자 코드(예: 아스키 코드) 값으로 저장된다. 예를 들어, fprintf() 함수를 사용해 정수 10을 파일에 저장하면, 숫자 10이 저장되는 것이 아니라 문자 '1'과 '0'에 해당하는 아스키 코드(0x31, 0x30)가 각각 1바이트씩 저장된다.
이진 파일 (Binary File) **Binary File(이진 파일)**은 C 언어의 자료형을 메모리에 저장된 바이트 형태 그대로 파일에 저장한다. 따라서 일반 텍스트 편집기로는 그 내용을 정확히 확인할 수 없다. 예를 들어, fwrite() 함수를 사용해 4바이트 정수 10을 저장하면, 메모리에 있는 4바이트 0x0000000A 값이 그대로 파일에 저장된다. 실행 파일(.exe)이 대표적인 이진 파일이다.

이진 파일 입출력 함수: `fwrite()`와 `fread()`

이진 파일의 데이터를 처리하기 위해서는 fwrite()와 fread() 함수를 사용해야 한다. 이 함수들은 데이터를 바이트 단위의 블록으로 취급하여 입출력을 수행한다.

함수 원형

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

이진 파일에 기록된 데이터는 fread()를 사용해 읽어야 원래의 자료형을 그대로 유지할 수 있다.

인자와 반환값
- 인자
  1. ptr: 입출력할 데이터 블록의 메모리 주소 (void* 타입으로 모든 포인터 수용).
  2. size: 데이터 단위 하나(블록)의 바이트 크기.
  3. nmemb: 입출력할 데이터 단위(블록)의 개수.
  4. stream: 파일 포인터.
- 반환값: 성공적으로 처리된 데이터 단위(블록)의 개수를 반환한다.
이진 파일 모드 이진 파일을 처리하려면 fopen() 함수를 호출할 때 모드 문자열에 b를 추가해야 한다 (예: "rb", "wb", "ab", "rb+", "wb+", "ab+").

구조체 이진 파일 입출력 예제

구조체와 같은 복합 자료형도 fwrite()와 fread()를 이용하면 손쉽게 파일에 저장하고 읽어올 수 있다.

// 학생 정보를 담는 구조체
typedef struct {
    char name[20];
    double score[2];
} Student;

Student list[3]; // 저장할 데이터
Student alist[3]; // 읽어올 데이터
FILE *fp;

// 사용자로부터 학생 정보 3개를 입력받는다고 가정
// ...

// 1. 이진 파일 쓰기
fp = fopen("student.bin", "wb"); // 쓰기 모드로 이진 파일 열기
if (fp == NULL) { /* 에러 처리 */ }
// list 배열의 내용을 파일에 한 번에 쓰기
fwrite(list, sizeof(Student), 3, fp);
fclose(fp);

// 2. 이진 파일 읽기
fp = fopen("student.bin", "rb"); // 읽기 모드로 이진 파일 열기
if (fp == NULL) { /* 에러 처리 */ }
// 파일의 내용을 alist 배열로 한 번에 읽기
fread(alist, sizeof(Student), 3, fp);
fclose(fp);

// 3. 읽어온 내용 확인
for(int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%s %lf %lf\n", alist[i].name, alist[i].score[0], alist[i].score[1]);
}

파일 위치 제어와 임의 접근 (Random Access)

파일을 열면, 파일 내의 현재 위치를 가리키는 내부적인 **File Position Pointer(파일 위치 포인터)**가 생성된다. 이 포인터는 파일의 시작점으로부터 몇 바이트 떨어져 있는지를 나타내는 값으로, 일반적으로 long 자료형으로 취급한다. 데이터를 읽거나 쓰면 이 포인터는 작업한 바이트만큼 자동으로 뒤로 이동한다.

**Random Access(임의 접근)**는 이 파일 위치 포인터를 원하는 위치로 자유롭게 이동시켜 파일의 특정 부분에 직접 접근하는 것을 의미한다.

`fseek()` 함수

fseek() 함수는 파일 위치 포인터를 지정된 위치로 이동시키는 핵심 함수이다.

함수 원형:

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)

인자
- stream: 파일 포인터.
- offset: whence 기준점으로부터 이동할 거리(바이트). 양수는 뒤로, 음수는 앞으로 이동을 의미한다.
- whence: 이동의 기준이 되는 위치.

`whence` 기호 상수	값	의미
`SEEK_SET`	0	파일의 시작 위치
`SEEK_CUR`	1	파일의 현재 위치
`SEEK_END`	2	파일의 끝 위치

호출 예시
- fseek(fp, 100L, SEEK_SET); : 파일 시작점에서 100바이트 위치로 이동한다.
- fseek(fp, 50L, SEEK_CUR); : 현재 위치에서 50바이트 뒤로 이동한다.
- fseek(fp, -100L, SEEK_END); : 파일 끝에서 100바이트 앞으로 이동한다.

기타 위치 관련 함수

long ftell(FILE *stream): 현재 파일 위치 포인터의 값을 반환한다.
void rewind(FILE *stream): 파일 위치 포인터를 파일의 시작점(offset 0)으로 되돌린다.

파일 관리 함수

stdio.h 헤더 파일에는 파일을 직접 관리하는 함수들도 정의되어 있다.

기능	함수 원형
파일 삭제	`int remove(const char *filename)`
파일 이름 변경	`int rename(const char old_filename, const char new_filename)`

remove(): 지정된 파일을 삭제한다.
rename(): 파일의 이름을 변경한다.

텍스트 파일과 이진 파일의 차이​

이진 파일 입출력 함수: fwrite()와 fread()​

구조체 이진 파일 입출력 예제​

파일 위치 제어와 임의 접근 (Random Access)​

fseek() 함수​

기타 위치 관련 함수​

파일 관리 함수​