17-2-바.정보의 저장
지금까지 배운 함수들을 사용하면 파일에 문자열, 정수, 실수 등을 모두 저장할 수 있다. 그러나 현실적으로 이런 단순한 타입의 변수들로 어떤 유용한 정보를 표현하기에는 부족하다. 적어도 구조체 배열 정도는 되어야 파일로 저장할만한 가치가 있다고 할 수 있는데 예를 들어 워드 프로세서의 경우 문단 하나를 구조체로 정의하면 이 구조체의 배열이 곧 문서가 될 것이며 도서 목록 관리 프로그램은 도서 정보 구조체의 배열을 저장할 것이다.
물론 구조체 배열도 정보의 표현력이 높지 못하므로 실제 프로젝트에서는 이보다 훨씬 더 복잡한 자료 구조가 동원되겠지만 대부분의 경우 구조체 배열의 변형이나 조합 정도이다. 그래서 구조체 배열을 파일로 저장할 수 있다면 웬만한 파일 구조는 설계하고 관리할 수 있을 것이다. 다음 예제는 주소록 프로그램을 예로 들어 주소록을 통째로 파일로 저장한다.
파일 선두에 256 크기의 Friends 배열이 선언되어 있으며 이 배열이 편집 대상이면서 또한 저장 대상이기도 하다. 미리 4개의 초기값을 넣어 두었고 전역변수 Num은 입력되어 있는 사람의 수를 가진다. 이 배열에 정보를 삽입, 삭제, 수정하는 편집 기능을 작성한다면 Friends 배열과 Num 전역변수를 관리할 것이며 간단한 주소록 프로그램의 기능을 갖출 수 있을 것이다. 지금 알아보고자 하는 주제는 구조체 배열을 파일로 저장하는 것이므로 편집 기능은 무시하고 초기값이 편집중인 주소록이라고 가정하도록 하자.
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예 제 : SaveRecord |
#include <Turboc.h>
void WriteFriend();
void ReadFriend();
struct tag_Friend {
char Name[10];
int Age;
double Height;
};
tag_Friend Friends[256]={
{"이기영", 30, 178.2 },
{"김태영", 19, 169.8 },
{"최순열", 26, 176.5 },
{"노민호", 58, 172.3 },
{"", 0, 0 },
};
struct tag_Header {
char desc[32];
int ver;
int num;
};
int Num=4;
void main()
{
int sel,i;
for (;;) {
gotoxy(15,20);
printf("선택 (1:보기, 2:저장, 3:몽땅 삭제, 4:읽기, 9:종료 ) ");
sel=getch();
clrscr();
switch (sel) {
case '1':
for (i=0;i<Num;i++) {
gotoxy(2,2+i);
printf("이름:%s, 나이:%d, 키:%.1f\n",
Friends[i].Name,Friends[i].Age,Friends[i].Height);
}
puts("\n 출력 완료.");
break;
case '2':
WriteFriend();
break;
case '3':
memset(Friends,0,sizeof(Friends));
Num=0;
puts("\n\n 모든 레코드를 삭제했습니다.");
break;
case '4':
ReadFriend();
break;
case '9':
exit(0);
}
}
}
// 구조체 배열을 파일로 저장하기
void WriteFriend()
{
FILE *f;
tag_Header H;
gotoxy(5,5);
f=fopen("c:\\Friend.dat","wb");
if (f == NULL) {
puts("파일을 생성할 수 없습니다.");
} else {
strcpy(H.desc,"친구목록");
H.ver=100;
H.num=Num;
fwrite(&H,sizeof(tag_Header),1,f);
fwrite(Friends,sizeof(tag_Friend),Num,f);
fclose(f);
puts("파일을 저장했습니다.");
}
}
// 파일로부터 구조체 배열 읽어오기
void ReadFriend()
{
FILE *f=NULL;
tag_Header H;
gotoxy(5,5);
f=fopen("c:\\Friend.dat","rb");
if (f == NULL) {
puts("파일을 열 수 없습니다.");
} else {
memset(Friends,0,sizeof(Friends));
fread(&H,sizeof(tag_Header),1,f);
if (strcmp(H.desc,"친구목록") != 0) {
puts("주소록 파일이 아닙니다.");
goto end;
}
if (H.ver != 100) {
puts("버전이 틀립니다.");
goto end;
}
Num=H.num;
fread(Friends,sizeof(tag_Friend),Num,f);
puts("파일을 읽었습니다.");
}
end:
if (f)
fclose(f);
}
main 함수에는 메뉴를 출력하고 주소록을 화면으로 출력하는 정도의 기능밖에 없다. 이 실습의 주제인 구조체 저장과 읽기는 WriteFriend, ReadFriend 함수에 따로 작성해 두었으므로 이 함수들을 집중적으로 분석해 보도록 하자.
고유의 데이터 파일을 만들려면 먼저 헤더를 작성해야 한다. 헤더란 파일의 종류와 버전, 간단한 설명, 그리고 파일의 전체 구조를 설명하는 중요한 정보들이 저장되는 구조체이다. 구조체 배열을 파일로 저장하려면 배열에 몇 개의 레코드가 있는지를 기록해 두어야 하는데 이 정보가 헤더에 작성된다. 주소록 프로그램의 헤더는 tag_Header라는 구조체로 선언되어 있으며 설명, 버전, 주소의 개수가 저장된다.
WriteFriend 함수는 fopen으로 저장할 파일을 생성한다. 저장할 파일의 이름을 따로 입력받아야겠지만 실습의 간편함을 위해 C:\Friend.dat로 이름을 고정해 두었다. 파일을 생성할 수 없으면 에러 메시지를 출력하고 그렇지 않다면 파일에 데이터를 출력한다. 설명과 버전, 그리고 레코드의 개수를 헤더에 작성한 후 파일로 먼저 출력한다. 구조체를 파일로 출력할 때는 fwrite 함수로 구조체 자체를 보내기만 하면 된다. 이 정보가 먼저 기록되어야 파일로부터 데이터를 읽을 때 기본적인 에러 처리를 하고 몇 개의 레코드가 들어 있는지를 확인할 수 있다.
그리고 Friends 배열을 통째로 파일로 저장하되 전체를 저장할 필요없이 편집중인 유효한 개수만큼만 출력하면 되는데 이 개수는 전역변수 Num이 가지고 있다. 저장이 완료되면 fclose 함수로 파일을 닫는다. c:\Friends.dat 파일을 16진 편집기로 열어 보면 헤더 문자열과 Name 문자열이 보일 것이며 정수나 실수도 읽을 수 있을 것이다. 구조체 배열이 파일에 저장된 모습은 다음과 같다. 헤더 다음에 구조체 배열이 순서대로 기록되어 있다.
저장된 파일로부터 구조체 배열을 읽어들일 때는 저장한 순서대로 읽어 들이면 된다. 헤더를 먼저 읽고 주소록 파일이 맞는지와 버전을 확인한다. 만약 엉뚱한 파일이거나 버전이 틀리면 에러 메시지를 출력하고 종료한다. 프로그램이란 지속적으로 업그레이드되기 때문에 이전 버전이나 이후 버전이 만든 데이터 파일에 대한 처리도 할 수 있어야 한다. 이전 버전인 경우 현재 버전에 맞게 변환을 하든지 아니면 최소한 읽을 수 없다는 에러 메시지라도 보여주는 것이 옳다. 모든 조건이 맞을 경우 헤더 뒤쪽에 있는 구조체 배열을 통째로 읽어 Friends 배열에 집어 넣고 전역변수 Num에 헤더에 기록된 레코드 개수를 기록하면 된다.
이 예제의 경우 편집 대상 정보가 하나의 구조체 배열에 집합적으로 모여 있기 때문에 파일로 저장하기도 그리 어렵지 않은 편이다. 실전 프로젝트의 자료구조는 사실 이 보다는 훨씬 더 복잡한데 다음은 좀 더 복잡한 형태의 정보를 저장해 보자. 구조체가 모든 정보를 다 가지고 있지 않고 동적할당된 메모리의 포인터를 가지고 있는 경우이다. 변경된 소스를 보자.
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예 제 : SaveRecord2 |
#include <Turboc.h>
void WriteFriend();
void ReadFriend();
void DeleteAll();
struct tag_Friend {
char *Name;
int Age;
double Height;
};
tag_Friend Friends[256]={
{NULL, 30, 178.2 },
{NULL, 19, 169.8 },
{NULL, 26, 176.5 },
{NULL, 58, 172.3 },
{NULL, 0, 0 },
};
struct tag_Header {
char desc[32];
int ver;
int num;
};
int Num=4;
void main()
{
int sel,i;
// 실행중에 사용자로부터 입력받았다고 가정한다.
Friends[0].Name=(char *)malloc(7);
strcpy(Friends[0].Name,"김종혁");
Friends[1].Name=(char *)malloc(7);
strcpy(Friends[1].Name,"신동밀");
Friends[2].Name=(char *)malloc(7);
strcpy(Friends[2].Name,"이기영");
Friends[3].Name=(char *)malloc(7);
strcpy(Friends[3].Name,"김태영");
for (;;) {
gotoxy(15,20);
printf("선택 (1:보기, 2:저장, 3:몽땅 삭제, 4:읽기, 9:종료 ) ");
sel=getch();
clrscr();
switch (sel) {
case '1':
for (i=0;i<Num;i++) {
gotoxy(2,2+i);
printf("이름:%s, 나이:%d, 키:%.1f\n",
Friends[i].Name,Friends[i].Age,Friends[i].Height);
}
puts("\n 출력 완료.");
break;
case '2':
WriteFriend();
break;
case '3':
DeleteAll();
puts("\n\n 모든 레코드를 삭제했습니다.");
break;
case '4':
ReadFriend();
break;
case '9':
exit(0);
}
}
DeleteAll();
}
// 사용중인 모든 메모리를 해제한다.
void DeleteAll()
{
int i;
for (i=0;i<Num;i++) {
if (Friends[i].Name == NULL) {
break;
}
free(Friends[i].Name);
}
memset(Friends,0,sizeof(Friends));
Num=0;
}
// 구조체 배열을 파일로 저장하기
void WriteFriend()
{
FILE *f;
tag_Header H;
int i,len;
gotoxy(5,5);
f=fopen("c:\\Friend.dat","wb");
if (f == NULL) {
puts("파일을 생성할 수 없습니다.");
} else {
strcpy(H.desc,"친구목록");
H.ver=110;
H.num=Num;
fwrite(&H,sizeof(tag_Header),1,f);
// Name의 길이, Name, Age, Height
for (i=0;i<Num;i++) {
len=strlen(Friends[i].Name);
fwrite(&len,sizeof(int),1,f);
fwrite(Friends[i].Name,len,1,f);
fwrite(&Friends[i].Age,sizeof(int),1,f);
fwrite(&Friends[i].Height,sizeof(double),1,f);
}
fclose(f);
puts("파일을 저장했습니다.");
}
}
// 파일로부터 구조체 배열 읽어오기
void ReadFriend()
{
FILE *f=NULL;
tag_Header H;
int i,len;
gotoxy(5,5);
f=fopen("c:\\Friend.dat","rb");
if (f == NULL) {
puts("파일을 열 수 없습니다.");
} else {
// 일단 사용중인 데이터를 먼저 지운다.
DeleteAll();
fread(&H,sizeof(tag_Header),1,f);
if (strcmp(H.desc,"친구목록") != 0) {
puts("주소록 파일이 아닙니다.");
goto end;
}
if (H.ver != 110) {
puts("버전이 틀립니다.");
goto end;
}
Num=H.num;
for (i=0;i<Num;i++) {
fread(&len,sizeof(int),1,f);
Friends[i].Name=(char *)calloc(len+1,1);
fread(Friends[i].Name,len,1,f);
fread(&Friends[i].Age,sizeof(int),1,f);
fread(&Friends[i].Height,sizeof(double),1,f);
}
puts("파일을 읽었습니다.");
}
end:
if (f)
fclose(f);
}
tag_Friend 구조체의 Name 멤버가 정적인 배열이 아니라 가변적인 길이를 가질 수 있는 동적 배열의 포인터로 변경되었다. 이렇게 되면 얼마든지 긴 이름을 저장할 수 있을 것이다. 편집 코드들은 실제 입력된 문자열의 길이만큼 메모리를 할당하고 Name에 그 포인터를 저장할 것이다. 이 예제는 편집 코드가 작성되어 있지 않으므로 main의 선두에서 Name을 할당하여 값을 복사해 두었는데 사용자가 직접 입력한 정보라고 가정하도록 하자.
자료 구조가 변경되었으므로 이 자료를 관리하는 코드도 변경된다. 모든 레코드를 삭제할 때는 Friends 배열만 0으로 만들어서는 안되며 동적으로 할당된 메모리도 회수해야 한다. DeleteAll이라는 별도의 함수를 만들고 이 함수에서 Friends 배열을 정리하도록 했다. 프로그램을 종료할 때도 이 함수를 호출해야 한다.
실행중에 Friends 배열은 다음과 같은 모양을 가지게 될 것이다. Name은 동적으로 할당된 이름 문자열의 번지를 가리키고 있으며 이 문자열의 길이는 가변적이다. 동적으로 할당되는 메모리는 구조체에 포함되어 있지 않으며 어디에 할당될지 알 수 없다. 그러나 Name 포인터를 통해서 언제든지 참조할 수 있으므로 논리적으로 구조체의 일부라고 볼 수 있다.
Name이 가지고 있는 번지를 파일에 저장하는 것은 아무 의미가 없다는 것쯤은 쉽게 짐작이 될 것이다. 포인터는 메모리에 있을 때나 의미가 있는 것이지 파일에 저장할 때는 아무 의미가 없다. 그래서 포인터를 저장해서는 안되며 이 포인터가 가리키는 번지를 찾아가 실제 이름 문자열을 얻어 파일에 저장해야 한다. 또 다른 문제점은 문자열의 길이가 가변적이기 때문에 고정된 길이로 레코드를 저장할 수 없다는 점이다.
포인터를 포함하는 구조체 배열을 저장하는 WriteFriend 함수를 보자. 헤더를 저장하는 부분까지는 이전 예제와 완전히 동일하다. 단 헤더의 버전 번호가 틀린데 자료 구조가 바뀌었으므로 파일의 버전도 같이 바꿔야 안전하다. 레코드가 가변 길이를 가지기 때문에 Name 멤버의 길이를 먼저 저장하고 나머지 멤버를 순서대로 저장해야 한다. 그래야 읽을 때 Name 멤버를 위해 얼마만큼의 메모리를 할당할지, Name의 길이는 얼마만큼인지를 알 수 있다. Name 멤버의 길이를 정확하게 지정해서 저장하므로 NULL 종료 문자는 굳이 저장할 필요가 없다. 구조체 배열이 파일에 저장된 모양은 다음과 같을 것이다.
다음은 파일에 저장된 구조체 배열을 읽어들이는 코드를 보자. 먼저 편집중인 데이터를 지워야 하므로 DeleteAll 함수를 호출하여 Friends 배열을 깔끔하게 지운다. 물론 정상적인 프로그램이라면 이 함수를 호출하기 전에 미저장 문서에 대한 확인을 먼저 할 것이다. 헤더를 읽어들이고 파일을 확인하고 버전을 검사하는 방법은 이전 예제와 동일하다. 버전이 110으로 업그레이드되었으므로 110 버전의 데이터 파일만 읽어들일 수 있다. 물론 좀 더 코드를 작성하면 하위 버전을 컨버팅해서 읽도록 할 수도 있다.
레코드를 읽어들일 때는 len을 먼저 읽고 널 문자를 고려하여 len+1 길이만큼 Name을 동적으로 할당하되 초기화가 되는 calloc을 사용해야 한다. 파일에 저장할 때 NULL 종료 문자를 포함시키지 않았기 때문에 읽어들일 때 NULL 종료 문자열을 직접 만들어 주는 것이다. 버퍼가 할당되면 Name에 len 길이만큼 읽어들이고 이어서 Age와 Height를 읽어들인다. 이 과정을 헤더에 저장되어 있는 레코드 개수만큼 반복하였다. 저장할 때와 똑같은 순서대로 정확한 길이를 조사해서 읽으므로 틀릴 수가 없다.
두 가지 전형적인 경우에 대해 알아 봤는데 실제 프로그램의 자료 구조는 적어도 이 예제들보다는 복잡하다. 구조체 배열이 주 저장대상인 경우가 압도적으로 많기는 하지만 개별 구조체가 훨씬 더 많은 정보를 포함할 것이다. 구조체 안에 또 다른 구조체의 배열이 있을 수 있고 또 그 구조체 안에는 동적으로 할당된 포인터가 서너개씩 존재하기도 한다. 이런 복잡한 경우라도 원칙대로만 파일 입출력을 하면 된다.
저장할 때는 모든 정보를 다 포함시키고 다시 읽을 때 원래 데이터를 찾을 수 있도록만 하면 될 것이다. 메모리는 입체적인데 비해 파일은 선형적이므로 메모리의 여기저기에 흩어져 있는 정보들을 모아서 순차적으로 파일로 저장하고 읽어올 때는 다시 입체적으로 메모리에 전개한다. 저장할 대상이 가변 길이일 경우 길이를 반드시 먼저 저장해야 한다.