C언어는 파일 입출력 기능을 통해 다양한 데이터를 읽고 쓸 수 있는 강력한 도구를 제공합니다. 파일 복사는 파일 입출력의 기본적인 활용 예시로, 두 파일 간 데이터를 복사하여 동일한 내용의 파일을 생성하는 작업입니다. 본 기사에서는 C언어의 기본 파일 입출력 함수부터 간단한 파일 복사 프로그램 작성 과정, 그리고 실용적인 팁과 연습 문제까지 단계적으로 설명합니다. 이를 통해 파일 입출력의 개념을 명확히 이해하고 실제 프로그램 구현에 적용할 수 있도록 돕습니다.
파일 복사의 개념과 필요성
파일 복사는 원본 파일의 데이터를 읽어 동일한 내용을 가진 새로운 파일을 생성하는 작업입니다. 이는 데이터 백업, 파일 형식 변환, 또는 임시 파일 생성 등 다양한 상황에서 유용하게 사용됩니다.
파일 복사의 주요 용도
- 데이터 백업: 중요한 파일을 복사하여 원본 손실 시 대비할 수 있습니다.
- 파일 관리: 원본 파일을 수정하거나 분석하기 전에 안전한 사본을 생성할 수 있습니다.
- 시스템 작업: 파일 동기화 및 배포 과정에서 복사 작업이 필수적입니다.
파일 복사의 기본 원리
파일 복사는 주로 두 단계로 이루어집니다:
- 원본 파일에서 데이터를 읽습니다.
- 읽은 데이터를 대상 파일에 씁니다.
이 과정을 이해하면 다양한 프로그래밍 언어에서 파일 복사 기능을 구현할 수 있습니다. C언어는 이러한 작업을 수행하기 위한 강력한 파일 입출력 기능을 제공합니다.
C언어에서 파일 입출력 기본
C언어는 파일 입출력을 위해 표준 라이브러리에서 제공하는 다양한 함수를 활용합니다. 이들 함수는 파일을 열고, 데이터를 읽고 쓰며, 파일을 닫는 작업을 수행합니다.
파일 입출력의 주요 함수
- fopen(): 파일을 열고 파일 포인터를 반환합니다. 파일 모드(읽기, 쓰기, 추가 등)를 지정할 수 있습니다.
FILE *file = fopen("example.txt", "r");- fclose(): 열려 있는 파일을 닫아 자원을 반환합니다.
fclose(file);- fread(): 파일에서 데이터를 읽어옵니다. 주로 이진 파일 작업에 사용됩니다.
fread(buffer, sizeof(char), bufferSize, file);- fwrite(): 데이터를 파일에 씁니다.
fwrite(buffer, sizeof(char), bufferSize, file);- fprintf() / fscanf(): 텍스트 데이터를 파일에 쓰거나 읽습니다.
파일 열기 모드
"r": 읽기 모드. 파일이 존재해야 열 수 있습니다."w": 쓰기 모드. 파일이 존재하지 않으면 새 파일을 생성하며, 기존 파일은 덮어씁니다."a": 추가 모드. 파일 끝에 데이터를 추가합니다.
기본 예제
다음은 텍스트 파일을 열고 내용을 읽어오는 간단한 예제입니다:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
printf("파일을 열 수 없습니다.\n");
return 1;
}
char buffer[256];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
printf("%s", buffer);
}
fclose(file);
return 0;
}파일 입출력 기본을 이해하면 파일 복사 프로그램의 토대를 쉽게 구축할 수 있습니다.
간단한 파일 복사 프로그램 구조
파일 복사 프로그램은 파일 입출력의 기본을 활용하여 다음과 같은 구조로 구성됩니다:
1. 파일 열기
원본 파일과 대상 파일을 각각 읽기("r")와 쓰기("w") 모드로 엽니다. 파일 열기 실패에 대비한 오류 처리가 포함됩니다.
2. 데이터 읽기와 쓰기
원본 파일에서 데이터를 읽고, 읽은 데이터를 대상 파일에 씁니다. 이 작업은 데이터를 반복적으로 처리하여 메모리를 효율적으로 사용합니다.
3. 파일 닫기
열린 파일을 닫아 자원을 반환합니다. 누락 시 메모리 누수나 자원 낭비가 발생할 수 있습니다.
프로그램 구조의 예
아래는 파일 복사 프로그램의 기본 구조를 보여줍니다:
#include <stdio.h>
int main() {
char sourceFile[] = "source.txt";
char targetFile[] = "target.txt";
FILE *source = fopen(sourceFile, "r");
if (source == NULL) {
printf("원본 파일을 열 수 없습니다.\n");
return 1;
}
FILE *target = fopen(targetFile, "w");
if (target == NULL) {
printf("대상 파일을 생성할 수 없습니다.\n");
fclose(source);
return 1;
}
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
}
fclose(source);
fclose(target);
printf("파일 복사가 완료되었습니다.\n");
return 0;
}구조 요약
- 파일 경로를 정의하고 열기
- 데이터를 버퍼에 읽어 저장
- 읽은 데이터를 대상 파일에 쓰기
- 모든 파일 닫기
이 기본 구조는 다양한 응용과 확장이 가능합니다. 예를 들어, 복사 상태를 표시하거나 예외 처리를 추가하여 더욱 견고한 프로그램을 작성할 수 있습니다.
코드 작성: 파일 열기와 읽기
파일 복사 프로그램에서 첫 단계는 원본 파일을 열고 데이터를 읽어오는 것입니다. 이를 위해 C언어의 파일 입출력 함수와 버퍼를 활용합니다.
1. 파일 열기
원본 파일을 읽기 모드("r")로 열어 파일 포인터를 가져옵니다.
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
printf("원본 파일을 열 수 없습니다.\n");
return 1;
}- fopen: 파일을 열고 파일 포인터를 반환합니다.
- 오류 처리: 파일이 없거나 권한 문제로 열리지 않을 경우 NULL을 반환합니다.
2. 데이터 읽기
파일 데이터를 읽어오기 위해 fread()를 사용합니다.
char buffer[1024];
size_t bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source);
if (bytesRead == 0 && ferror(source)) {
printf("파일 읽기 중 오류가 발생했습니다.\n");
fclose(source);
return 1;
}- fread: 파일 데이터를 버퍼에 읽어옵니다.
- 첫 번째 인수: 데이터를 저장할 버퍼
- 두 번째 인수: 읽을 단위 크기
- 세 번째 인수: 읽을 단위 개수
- 네 번째 인수: 파일 포인터
- 반환값: 실제로 읽은 바이트 수를 반환합니다.
3. 반복적 읽기
파일 끝까지 데이터를 읽기 위해 fread()를 반복적으로 호출합니다.
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
// 이후 작업에서 데이터를 처리하거나 쓰기 작업 수행
}전체 코드 예제
아래는 파일 열기와 읽기를 수행하는 전체 코드입니다:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
printf("원본 파일을 열 수 없습니다.\n");
return 1;
}
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
// 데이터를 처리할 수 있습니다.
printf("읽은 바이트 수: %zu\n", bytesRead);
}
if (ferror(source)) {
printf("파일 읽기 중 오류가 발생했습니다.\n");
}
fclose(source);
return 0;
}이 코드는 파일 복사 프로그램의 첫 단계를 완성하는 핵심 구성 요소입니다. 읽은 데이터를 대상 파일로 쓰는 과정은 다음 단계에서 구현됩니다.
코드 작성: 데이터 쓰기
파일 복사에서 두 번째 단계는 읽은 데이터를 대상 파일에 쓰는 것입니다. 이를 위해 C언어의 파일 입출력 함수 fwrite()를 활용합니다.
1. 대상 파일 열기
대상 파일을 쓰기 모드("w")로 열어 파일 포인터를 가져옵니다.
FILE *target = fopen("target.txt", "w");
if (target == NULL) {
printf("대상 파일을 생성할 수 없습니다.\n");
return 1;
}- fopen: 파일을 열거나 새로 생성합니다.
- 오류 처리: 파일 생성에 실패하면 NULL을 반환합니다.
2. 데이터 쓰기
읽은 데이터를 대상 파일에 쓰기 위해 fwrite()를 사용합니다.
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
printf("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다.\n");
fclose(target);
return 1;
}- fwrite: 데이터를 파일에 씁니다.
- 첫 번째 인수: 쓰려는 데이터가 저장된 버퍼
- 두 번째 인수: 데이터 단위 크기
- 세 번째 인수: 데이터 단위 개수
- 네 번째 인수: 파일 포인터
- 반환값: 실제로 기록된 바이트 수를 반환합니다.
3. 반복적 읽기와 쓰기
파일 끝까지 데이터를 읽어 대상 파일에 반복적으로 씁니다.
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
printf("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다.\n");
break;
}
}전체 코드 예제
아래는 파일 복사의 읽기와 쓰기 작업을 통합한 코드입니다:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
printf("원본 파일을 열 수 없습니다.\n");
return 1;
}
FILE *target = fopen("target.txt", "w");
if (target == NULL) {
printf("대상 파일을 생성할 수 없습니다.\n");
fclose(source);
return 1;
}
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
printf("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다.\n");
break;
}
}
if (ferror(source)) {
printf("파일 읽기 중 오류가 발생했습니다.\n");
}
fclose(source);
fclose(target);
printf("파일 복사가 완료되었습니다.\n");
return 0;
}구조 요약
- 원본 파일에서 데이터를 읽어 버퍼에 저장
- 버퍼에 저장된 데이터를 대상 파일에 기록
- 반복적으로 읽고 쓰는 작업 수행
이 코드는 파일 복사의 기본 기능을 완성하며, 성능 최적화 및 오류 처리는 다음 단계에서 다룰 수 있습니다.
예외 처리와 오류 검사
파일 복사 프로그램은 파일 입출력 과정에서 다양한 오류가 발생할 수 있습니다. 예외 처리를 추가하면 프로그램이 안정적으로 작동하고 사용자에게 유용한 피드백을 제공할 수 있습니다.
1. 파일 열기 오류 처리
파일을 열 때, 경로 오류나 접근 권한 문제로 인해 열리지 않을 수 있습니다. 이를 처리하는 방법은 다음과 같습니다:
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
perror("원본 파일을 열 수 없습니다");
return 1;
}
FILE *target = fopen("target.txt", "w");
if (target == NULL) {
perror("대상 파일을 생성할 수 없습니다");
fclose(source);
return 1;
}- perror: 표준 오류 메시지를 출력하여 문제를 명확히 알립니다.
2. 파일 읽기 오류 처리
파일 읽기 중 오류가 발생하면 ferror()를 사용해 이를 확인할 수 있습니다.
char buffer[1024];
size_t bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source);
if (bytesRead == 0 && ferror(source)) {
perror("파일 읽기 중 오류가 발생했습니다");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}3. 파일 쓰기 오류 처리
쓰기 작업 중에도 오류가 발생할 수 있습니다. fwrite()의 반환값을 확인하여 처리합니다:
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
perror("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}4. 파일 닫기 오류 처리
fclose() 호출 실패는 드물지만, 이를 처리하면 자원 누수를 방지할 수 있습니다:
if (fclose(source) != 0) {
perror("원본 파일 닫기 중 오류가 발생했습니다");
}
if (fclose(target) != 0) {
perror("대상 파일 닫기 중 오류가 발생했습니다");
}5. 파일 존재 여부 확인
복사 전에 원본 파일이 존재하는지 확인하는 것도 중요한 예외 처리 중 하나입니다.
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
perror("원본 파일이 존재하지 않습니다");
return 1;
}예외 처리 통합 코드
아래는 파일 복사 과정에서 모든 주요 예외 처리를 포함한 코드입니다:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *source = fopen("source.txt", "r");
if (source == NULL) {
perror("원본 파일을 열 수 없습니다");
return 1;
}
FILE *target = fopen("target.txt", "w");
if (target == NULL) {
perror("대상 파일을 생성할 수 없습니다");
fclose(source);
return 1;
}
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
perror("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}
}
if (ferror(source)) {
perror("파일 읽기 중 오류가 발생했습니다");
}
if (fclose(source) != 0) {
perror("원본 파일 닫기 중 오류가 발생했습니다");
}
if (fclose(target) != 0) {
perror("대상 파일 닫기 중 오류가 발생했습니다");
}
printf("파일 복사가 성공적으로 완료되었습니다.\n");
return 0;
}구조 요약
- 파일 열기와 닫기에 대한 오류 처리
- 읽기 및 쓰기 작업 중 발생할 수 있는 오류 감지
- 사용자에게 명확한 오류 메시지 제공
이로써 안정성과 사용자 친화성이 강화된 파일 복사 프로그램이 완성됩니다.
프로그램 최적화 팁
파일 복사 프로그램의 성능을 향상시키려면 효율적인 메모리 사용과 입출력 최적화를 고려해야 합니다. 아래는 파일 복사 프로그램을 최적화하는 주요 방법들입니다.
1. 버퍼 크기 최적화
- 버퍼 크기는 파일 읽기 및 쓰기 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 너무 작은 버퍼는 반복적인 입출력 호출을 초래해 성능이 저하될 수 있고, 너무 큰 버퍼는 메모리 낭비를 유발할 수 있습니다.
- 일반적으로 1KB ~ 64KB 사이의 버퍼 크기를 설정하면 효율적입니다.
#define BUFFER_SIZE 4096
char buffer[BUFFER_SIZE];2. 파일 크기에 따라 동적 메모리 할당
- 작은 파일의 경우 파일 크기를 확인한 후 적절한 크기의 버퍼를 동적으로 할당하여 메모리 사용을 최적화할 수 있습니다.
#include <sys/stat.h>
struct stat fileStat;
stat("source.txt", &fileStat);
size_t fileSize = fileStat.st_size;
char *buffer = malloc(fileSize > BUFFER_SIZE ? BUFFER_SIZE : fileSize);3. 파일 읽기와 쓰기 병렬화
- 고급 프로그램에서는 쓰레드를 활용하여 읽기와 쓰기를 병렬로 처리하면 성능이 향상될 수 있습니다.
- 예를 들어, 읽기 작업과 쓰기 작업을 별도의 쓰레드에서 처리하여 입출력 대기 시간을 줄일 수 있습니다.
4. 시스템 호출 최소화
- 파일 입출력 함수(
fread,fwrite) 호출 횟수를 줄이면 CPU 오버헤드를 감소시킬 수 있습니다. - 이를 위해 더 큰 크기의 버퍼를 사용하거나 읽기 및 쓰기 작업을 한 번에 더 많이 처리합니다.
5. 파일 입출력 모드 최적화
- 바이너리 모드(
"rb","wb")를 사용하면 텍스트 모드의 추가 변환 과정을 피할 수 있어 속도가 향상됩니다.
FILE *source = fopen("source.txt", "rb");
FILE *target = fopen("target.txt", "wb");6. 고급 API 사용
- POSIX 시스템에서는
read()와write()같은 저수준 API를 사용하여 입출력 작업을 최적화할 수 있습니다. - 메모리 매핑(
mmap())을 사용하면 큰 파일의 복사 속도를 더욱 높일 수 있습니다.
최적화 코드 예시
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFER_SIZE 8192
int main() {
FILE *source = fopen("source.txt", "rb");
if (source == NULL) {
perror("원본 파일을 열 수 없습니다");
return 1;
}
FILE *target = fopen("target.txt", "wb");
if (target == NULL) {
perror("대상 파일을 생성할 수 없습니다");
fclose(source);
return 1;
}
char buffer[BUFFER_SIZE];
size_t bytesRead;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
perror("파일 쓰기 중 오류가 발생했습니다");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}
}
fclose(source);
fclose(target);
printf("최적화된 파일 복사가 완료되었습니다.\n");
return 0;
}구조 요약
- 적절한 버퍼 크기를 설정해 입출력 효율성 확보
- 시스템 호출 및 메모리 사용 최소화
- 고급 기술(POSIX API, 쓰레드) 활용 가능성 검토
최적화를 통해 대용량 파일 작업에서도 효율적인 프로그램을 구현할 수 있습니다.
연습 문제: 확장형 프로그램 만들기
기본 파일 복사 프로그램에 추가 기능을 구현하여 프로그램을 더욱 실용적으로 만들어 봅니다. 아래는 도전 과제와 예제 코드입니다.
1. 파일 크기 확인 기능
원본 파일의 크기를 확인하고, 복사 작업 전에 사용자에게 파일 크기를 알립니다.
#include <sys/stat.h>
struct stat fileStat;
if (stat("source.txt", &fileStat) == 0) {
printf("파일 크기: %lld 바이트\n", (long long)fileStat.st_size);
} else {
perror("파일 크기 확인 실패");
return 1;
}2. 복사 진행률 표시
복사 중 진행률을 계산하여 사용자에게 표시합니다.
size_t totalBytesRead = 0;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
totalBytesRead += bytesRead;
fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
// 진행률 계산 및 출력
printf("\r진행률: %.2f%%", (double)totalBytesRead / fileStat.st_size * 100);
fflush(stdout);
}
printf("\n");3. 파일 이름 동적 입력
사용자로부터 원본 파일과 대상 파일의 이름을 입력받도록 프로그램을 수정합니다.
char sourceFile[256], targetFile[256];
printf("원본 파일 이름: ");
scanf("%255s", sourceFile);
printf("대상 파일 이름: ");
scanf("%255s", targetFile);
FILE *source = fopen(sourceFile, "rb");
FILE *target = fopen(targetFile, "wb");4. 오류 로그 파일 작성
오류가 발생할 경우 로그 파일에 기록하여 디버깅에 활용할 수 있도록 합니다.
FILE *logFile = fopen("error.log", "a");
if (logFile != NULL) {
fprintf(logFile, "오류 발생: 파일 쓰기 실패\n");
fclose(logFile);
}확장형 프로그램 예제
아래는 위의 확장 기능을 모두 통합한 파일 복사 프로그램의 예제입니다:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#define BUFFER_SIZE 8192
int main() {
char sourceFile[256], targetFile[256];
printf("원본 파일 이름: ");
scanf("%255s", sourceFile);
printf("대상 파일 이름: ");
scanf("%255s", targetFile);
FILE *source = fopen(sourceFile, "rb");
if (source == NULL) {
perror("원본 파일을 열 수 없습니다");
return 1;
}
FILE *target = fopen(targetFile, "wb");
if (target == NULL) {
perror("대상 파일을 생성할 수 없습니다");
fclose(source);
return 1;
}
struct stat fileStat;
if (stat(sourceFile, &fileStat) == 0) {
printf("파일 크기: %lld 바이트\n", (long long)fileStat.st_size);
} else {
perror("파일 크기 확인 실패");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}
char buffer[BUFFER_SIZE];
size_t bytesRead, totalBytesRead = 0;
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
size_t bytesWritten = fwrite(buffer, 1, bytesRead, target);
if (bytesWritten < bytesRead) {
perror("파일 쓰기 중 오류 발생");
fclose(source);
fclose(target);
return 1;
}
totalBytesRead += bytesRead;
printf("\r진행률: %.2f%%", (double)totalBytesRead / fileStat.st_size * 100);
fflush(stdout);
}
printf("\n");
fclose(source);
fclose(target);
printf("파일 복사가 완료되었습니다.\n");
return 0;
}연습 문제 요약
- 원본 파일 크기를 확인하고 사용자에게 알림
- 복사 진행률을 실시간으로 표시
- 사용자 입력을 통해 파일 이름을 지정
- 오류를 로그 파일에 기록
이 연습 문제를 통해 파일 복사 프로그램을 더 강력하고 실용적으로 개선할 수 있습니다.
요약
C언어로 파일 복사 프로그램을 작성하는 과정에서 파일 입출력 기본 개념, 예외 처리, 성능 최적화, 그리고 확장 기능을 단계적으로 구현했습니다. 본 프로그램은 파일 크기 확인, 진행률 표시, 사용자 입력 처리와 같은 실용적인 기능을 통해 더 강력하고 사용자 친화적인 도구로 발전할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 기술은 실제 개발 환경에서 파일 관리 및 데이터 처리를 효율적으로 수행하는 데 큰 도움이 됩니다.