ファイルディスクリプタ

質問

unix系環境+Cではファイルディスクリプタを使用しようとすることが多いそうですが、その利点は何でしょうか？
さまざまな制御系を一意的に表現できるというのは便利だと思うのですが、ファイルを読み込むだけならポインタで操作した方が早いのではないかと思うのですが。

回答No.2

hanabutako · ベストアンサー

もしファイルディスクリプターを使っているとしたら、利点があるからと言うよりも必然性があるからだと思います。fopen / fread / fwrite / fgets / fcloseなどの関数で十分なれべるのプログラムにわざわざopen / read / write / closeといったシステムコールを使ってそれらがやっているようなバッファリングなどの処理を自分でやる必要はありません。例えば、次のような場合でしょう。
1. システムコールを直接呼びたい
2. 準備ができた時だけ可能な量を読み書きしたい
3. FILE構造体による余計なメモリーを消費したくない

ちなみに、fopen、fread、fgetsなどは、内部でopen、readなどのシステムコールからファイルディスクリプターを使うアクセスとなっています。
例えば、Unix系OSでファイルを開くのはopenシステムコールで行い、openシステムコールはファイルディスクリプターという識別のための値を返します。FILEポインターで操作する場合はfopen関数を呼びますが、その裏ではopenシステムコールを読んでいます。
http://svnweb.freebsd.org/base/head/lib/libc/stdio/fopen.c?revision=249810&view=markup
この_openというのがシステムコールです。
つまり、FILEポインター使ったファイルの読み書きは結局はファイルディスクリプターを使った読み書きに裏で翻訳されます。一方でFILEポインターは様々なプラットホームで動くような標準的な機能しか持っていないのでUnix系OSにしかないファイル操作のためのシステムコールはこれ経由だと使えません。

1. システムコールを直接呼びたい
OSとの間でファイルを識別するための番号はファイルディスクリプターですので、ファイルについてのシステムコールを呼び出すにはファイルディスクリプターを使う必要があります。
よく使うシステムコールには例えば、mmapというファイルの内容を直接メモリーに割り付けるシステムコール、、ファイルを他のプログラムから操作できないようにロックをするflockなどがあります。

2. 準備ができた時だけ可能な量を読み書きしたい
読める状態でないのに読んだり、書き込みのためのバッファがあふれたのに書き込んだりすると、準備ができるまでそこで待ちます。これをブロックと言います。複数のファイルの読み書きをする場合、ブロックして待たされるよりも今読み書きできるファイルを処理をしたほうが効率的ですので、Unixにはselect、pollというシステムコールが用意されています。そして、これらのシステムコールには準備ができたら教えてほしいというファイルディスクリプターの一覧表を渡します。

3. FILE構造体による余計なメモリーを消費したくない
システムコールを直接使いたいという用途だけが理由なら、filenoという関数でFILEポインターからファイルディスクリプターをとりだすという方法が用意されています。ただ、ファイルを開くときに既にmmapを使うなどがわかっているとわざわざfopenで開いてFILE構造体を覚えておくだけのメモリーを無駄遣いするよりは直接openでファイルディスクリプターを取り出したほうが効率的ですよね。

というわけで、利点があるからというよりもそれしかできないことをしたいからとか無駄だからとかいう理由でファイルディスクリプターを直接操作すると思います。あとはsocketやpipeなどプロセス間通信もファイルディスクリプターへの読み書きで行うのでソッチのほうでまとめたほうが何かと操作しやすいというのもあるかもしれません。

お礼

なんとかプログラムを読める程度なので、ほんの筆者さんがなぜファイルディスクリプタをつかっているのかまでよみとけていませんが、おそらくシステムコールをせつめいしたかったのだと解釈しました。
fgetsなどがより深いレベルで関与されているとはしりませんでした。
おそらくまだ無理ではあるでしょうが頑張ってソースを読んでみます

回答No.3

wormhole

>コマンドの説明箇所で/var/adm/utmpを操作する際にファイルディスクリプトを用いているのがひっかかりました。/var/adm/utmpをファイルであると考えているのですがプロセスだったりするのでしょうか？

ファイルです。
例えそれが、とあるプロセスが生成している仮想ファイルであってもファイルには違いありません。
また/var/adm/utmpは、unix系ならどれでもあるというわけではありません。

>また、ポインタでも同じ動作をできるのですか？

#1にも書きましたけど、あなたのいうポインタとは何の事ですか？

お礼

FILE構造体です。
やはり仮想的なファイルではあるんですね。
本で説明されているプログラムが少し変な動作になっているのもlinuxだからかもしれません。
ありがとうございました。

回答No.1

wormhole

ポインタで操作するというのが何の事かわかりませんが(fopenをはじめとするFILE *を扱う関数のこと?)、ファイルを読み込むだけの処理でファイルディスクリプタを直接使用する方が稀だと思いますけど。

お礼

ありがとうございます。
現在unixプログラミングという本を学習中なのですが、
Who
コマンドの説明箇所で/var/adm/utmpを操作する際にファイルディスクリプトを用いているのがひっかかりました。/var/adm/utmpをファイルであると考えているのですがプロセスだったりするのでしょうか？
また、ポインタでも同じ動作をできるのですか？