図? ディスクとファイル
情報システム概論 I
筑波大学 システム情報工学研究科
コンピュータサイエンス専攻, 電子・情報工学系
新城 靖
<yas@is.tsukuba.ac.jp>
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Unix Super Text 上巻「第9章 ファイルとディレクトリ」、「第21章 ファイル とディレクトリの高度な操作」、「第23章 アクセス制御」、下巻「第45章 記 憶媒体」参考。
永続的なメモリを仮想化して使いやすくしたものが、
ファイルやデータベース。
図? ディスクとファイル
もしも、ファイルに名前がつけられなかったら・・・・。
FOPEN(3) BSD Library Functions Manual FOPEN(3)
NAME
fopen, fdopen, freopen -- stream open functions
LIBRARY
Standard C Library (libc, -lc)
SYNOPSIS
#include <stdio.h>
FILE *
fopen(const char * restrict path, const char * restrict mode);
FILE *
fdopen(int fildes, const char *mode);
FILE *
freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream);
DESCRIPTION
The fopen() function opens the file whose name is the string pointed to
by path and associates a stream with it.
なぜ、先頭から順にアクセスするのか。
図? 磁気テープ
図? ハードディスクの構造
ハードディスク上に作られたファイルは、（テープ上に作られたファイルと違っ て）、先頭から順にアクセスだけでなく、メインメモリと同様に、任意の順番 に配列のようにアクセスすることができる。
API
int x;
f()
{
int y ;
static int z ;
}
| 種類 | スコープ | 寿命 |
|---|---|---|
| 外部変数 | 全プログラム | プログラムの実行開始から終了まで |
| 普通の局所変数 | 関数内 | その関数の実行中とそこから別の関数を呼んでいる間 |
| staticな局所変数 | 関数内 | プログラムの実行開始から終了まで |
| static変数(関数の外に定義) | 同一ファイル内 | プログラムの実行開始から終了まで |
| (C言語にはない) | (いろいろ) | プログラムの終了後も残る |
1: /*
2: counter-mem.c -- print the counter value in memory.
3: */
4: #include <stdio.h>
5:
6: int counter = 0;
7:
8: main( int argc, char *argv[], char *envp[] )
9: {
10: printf("%d -> ",counter );
11: counter = counter + 1 ;
12: printf("%d\n",counter );
13: }
実行例:
% make counter-mem ![[←]](../icons/screen-return.gif)
cc counter-mem.c -o counter-mem
% ./counter-mem
0 -> 1
% ./counter-mem
0 -> 1
% ./counter-mem
0 -> 1
% ![[]](../icons/screen-cursor.gif)
何度実行しても、0 から始まる。
1: /*
2: counter-file.c -- print the counter value in a file.
3: */
4: #include <stdio.h>
5:
6: static void load_counter();
7: static void save_counter();
8:
9: int counter = 0;
10:
11: main( int argc, char *argv[], char *envp[] )
12: {
13: load_counter();
14: printf("%d -> ",counter );
15: counter = counter + 1 ;
16: printf("%d\n",counter );
17: save_counter();
18: }
19:
20: #include <unistd.h> /* pread() */
21: #include <fcntl.h> /* open() */
22: #include <stdlib.h> /* exit() */
23:
24: #define FILENAME "counter.data"
25:
26: static void
27: load_counter()
28: {
29: int fd ;
30: fd = open(FILENAME,O_RDWR|O_CREAT,0666);
31: if( fd < 0 )
32: {
33: perror(FILENAME);
34: exit(1);
35: }
36: read( fd, &counter, sizeof(counter) );
37: close( fd );
38: }
39:
40: static void
41: save_counter()
42: {
43: int fd ;
44: fd = open(FILENAME,O_RDWR|O_CREAT,0666);
45: if( fd < 0 )
46: {
47: perror(FILENAME);
48: exit(1);
49: }
50: write( fd, &counter, sizeof(counter) );
51: close( fd );
52: }
% make counter-file
cc counter-file.c -o counter-file
% ls -l counter.data
ls: counter.data: No such file or directory
% ./counter-file
0 -> 1
% ls -l counter.data
-rw-r--r-- 1 yas prof 4 Feb 13 18:40 counter.data
% ./counter-file
1 -> 2
% ./counter-file
2 -> 3
% ./counter-file
3 -> 4
%
実行する度に、カウンタの値が増える。最初に実行した時に、ファイル
"counter.data"が作られる。大きさは、4 バイト。int 型の大きさと同
じ。
| もの | 指すもの | 内容 |
|---|---|---|
| メインメモリ | 番地（数） | バイト単位 |
| 配列 | 添字(index)（数） | 任意のデータ単位 |
例：Rubyの連想配列。「{}」で空の連想配列が作られる。その後は、普通の配 列と同様に代入できる。
#!/usr/bin/ruby
aa = {};
aa["apple"] = 100;
aa["orange"] = 120;
printf("apple == %d\n", aa["apple"] );
printf("orange == %d\n", aa["orange"] );
実行例:
% ./ruby-assoc.rb
apple == 100
orange == 120
%
連想配列のことを、プログラミング言語によっては、ハッシュ表(Hash table)
ということもある。
Ｃ言語にはないが、プログラムの実行開始前にも有効で、終了後にも有効な変 数を考えてみる。これを永続的な変数という。
プログラミング言語で永続的な変数を支援しているものがある。
一般の言語からは、ライブラリ関数で「永続的なハッシュ表（連想配列）」と して扱うことが多い。
保存するプログラム [ruby-dbm-store.rb]
#!/usr/bin/ruby
require 'dbm';
db = DBM::open("fruits",0666);
db["apple"] = 100;
db["orange"] = 120;
db.close();
保存されたデータを利用するプログラム
[ruby-dbm-print.rb]
#!/usr/bin/ruby
require 'dbm';
db = DBM::open("fruits");
printf("%d\n", db["apple"] );
db.close();
実行例:
% ls fruits.db
ls: fruits.db: No such file or directory
% ./ruby-dbm-store.rb
% ls fruits.db
fruits.db
% file fruits.db
fruits.db: Berkeley DB (Hash, version 7, native byte-order)
% ./ruby-dbm-print.rb
100
%
ファイルと同様に、 永続的な記憶媒体を 仮想化して使いやすくしたもの。
ファイルと違い
「関係」とは、２次元の表。 関係データモデルでは、表の集合としてデータベースを構築する。
| サークル名 | 部屋番号 | 電話番号 |
|---|---|---|
| テニス | 101 | 1011 |
| サッカー | 203 | 4423 |
| 社員番号 | 氏名 | 基本給与 | 住所 |
|---|---|---|---|
| 001 | 筑波太郎 | 400 | つくば市××× |
| 002 | 土浦次郎 | 450 | 土浦市△△△ |
| 003 | 水戸三郎 | 450 | 水戸市○○○ |
| サークル名 | 社員番号 | 役職 |
|---|---|---|
| テニス | 001 | 代表 |
| テニス | 002 | 会計 |
| サッカー | 001 | 一般部員 |
| サッカー | 003 | 幹事 |
% sqlite3 company1.db
SQLite version 3.1.3
Enter ".help" for instructions
sqlite> create table circles( name char(20), room char(3), phone char(4));
sqlite> insert into circles values('ukouken', '123', '4444');
sqlite> select * from circles where room='123';
ukouken|123|4444
sqlite> .quit
% ls -l company1.db
-rw-r--r-- 1 yas prof 2048 Feb 15 16:36 company1.db
%
挿入したデータは、消す(delete)まで使える。
% sqlite3 company1.db
SQLite version 3.1.3
Enter ".help" for instructions
sqlite> select * from circles where phone='4444';
ukouken|123|4444
sqlite> .quit
%
図? アクセス制御における主体、オブジェクト、および、操作
ファイルの「内容」のアクセス３段階であるが、ファイルの「属性」次の２段 階である。