Elixir – 12: IO와 File System
Elixir Tutorial 시리즈입니다. 거의 대부분은 튜토리얼의 한글 번역에 가깝습니다만, 생략되거나 추가로 주석을 달거나 하는 부분이 많습니다. 원문은 최하단의 링크를 참고하세요.
Elixir – 12: IO와 File System
이 장에서는 input/output 방식과 파일 시스템을 처리하는 방법, 그리고 IO, File, 그리고 Path 모듈에 대해서도 알아봅니다.
원래는 이 챕터를 튜토리얼의 앞에 가져올 계획이었습니다. 하지만 IO 시스템에 대해 설명하다보면 Elixir의 철학과 VM에 대한 호기심을 해결할 수 있는 좋은 기회를 제공할 것이라는 것을 깨달았죠.
IO 모듈
IO 모듈은 표준 입출력(:stdio), 표준 에러(:stderr), 파일과 다른 IO 장치들을 읽고 쓰는 Elixir의 가장 기본이 되는 방법입니다. 이 모듈을 쓰는 방법은 무척 직관적입니다.
iex> IO.puts "hello world"
hello world
:ok
iex> IO.gets "yes or no? "
yes or no? yes
"yesn"
기본으로 IO 모듈에 있는 함수는 표준 입력을 읽으며, 표준 출력에 씁니다. 이러한 타겟을 예를 들어 :stderr를 넘겨서 변경할 수 있습니다.
iex> IO.puts :stderr, "hello world"
hello world
:ok
File 모듈
File 모듈은 파일을 IO 장치인것처럼 다룰 수 있게 해주는 함수들을 포함하고 있습니다. 기본으로 파일들은 바이너리 모드로 열리며, 다시 말해 개발자들에게 IO.binread/2나 IO.binwrite/2와 같은 함수를 쓰게끔 합니다.
iex> {:ok, file} = File.open "hello", [:write]
{:ok, #PID<0.47.0>}
iex> IO.binwrite file, "world"
:ok
iex> File.close file
:ok
iex> File.read "hello"
{:ok, "world"}
파일을 :utf8 인코딩을 사용해서 열 수도 있습니다.
나아가 File 모듈에는 파일을 열고, 읽고, 쓸 때에 사용하는 많은 함수들이 존재하며, 이러한 함수들은 UNIX 명령어와 유사하게 명명되어 있습니다. 예를 들어 File.rm/1 는 파일을 제거할 때에 사용하며, File.mkdir/1는 폴더를 만들 때, File.mkdir_p/1는 폴더를 체이닝해서 생성할 때(=’mkdir -p’)에 사용합니다. 심지어 File.cp_r/2와 File.rm_rf/1와 같이 재귀적인 명령을 처리하는 함수들도 있습니다.
그리고 File 모듈의 함수들을 보다보면 두 가지 종류가 있다는 점을 발견할 수 있습니다. 하나는 일반적인 함수이며, 나머지 하나는 뒤에 !가 붙는 함수들입니다. 예를 들어 우리가 위의 예제에서 만들었던 "hello" 파일을 읽는다면 File.read/1를 사용할 수 있습니다. 또는, File.read!/1를 사용할 수도 있죠.
iex> File.read "hello"
{:ok, "world"}
iex> File.read! "hello"
"world"
iex> File.read "unknown"
{:error, :enoent}
iex> File.read! "unknown"
** (File.Error) could not read file unknown: no such file or directory
다른 점은, 파일이 존재하지 않는 경우 ! 버전은 에러를 발생시킨다는 점입니다. 반면 !가 없는 경우에는 개발자가 패턴 매칭을 통해서 직접 에러를 다룰 수 있는 형태의 결과를 돌려줍니다.
case File.read(file) do
{:ok, body} -> # do something with the `body`
{:error, reason} -> # handle the error caused by `reason`
end
하지만 파일이 반드시 있어야 한다는 전제를 한다면 ! 버전이 좀 더 의미있는 에러 메시지를 던져주므로 좀 더 유용합니다. 그러니 다음과 같이 작성하지 마세요.
{:ok, body} = File.read(file)
이러한 경우, 에러가 발생하면 File.read/1는 {:error, reason}를 돌려줄 것이기 때문에 패턴 매칭이 실패합니다. 물론 여전히 에러가 발생한다는 결과는 얻을 수 있습니다만, 매칭이 되지 않았기 때문에 어떤 에러가 발생했는지는 미궁속에 빠져들게 됩니다.
그러므로 에러를 직접 다룰 생각이 아니라면 File.read!/1를 사용하세요.
Path 모듈
File 모듈에 있는 많은 함수들이 경로를 매개변수로 넘겨 받습니다. 일반적으로 이러한 경로들은 표준 바이너리[?]입니다. Path 모듈은 다음과 같이 경로를 다룰 수 있게 해줍니다.
iex> Path.join("foo", "bar")
"foo/bar"
iex> Path.expand("~/hello")
"/Users/jose/hello"
Path 모듈에 포함되어 있는 함수들은 단순히 바이너리 경로를 생성하는 것 뿐만이 아니라, 서로 다른 운영체제들의 파일 경로들을 동일한 방식으로 다루어줍니다. 마지막으로 Elixir는 윈도우에서 파일 시스템을 다루는 경우 /를 자동으로 로 변환한다는 점을 기억하세요.
여기까지로 우리는 IO와 파일 시스템을 다루는 Elixir의 모듈을 살펴보았습니다. 다음 절에서는 IO와 관련된 좀더 나아간 주제를 다루어볼까 합니다. 이 절은 모르더라도 Elixir 코드를 작성하는데에 아무런 지장도 없으니 넘어가도 됩니다만, 여기에서는 IO 시스템이 어떻게 VM에서 다루어지는지를 멋지게 설명합니다.
Processes와 그룹 리더
File.open/2가 {:ok, pid}와 같은 튜플을 반환하던 것을 기억하시나요?
iex> {:ok, file} = File.open "hello", [:write]
{:ok, #PID<0.47.0>}
이는 IO 모듈이 프로세스를 통해서 동작하기 때문입니다(chapter 11 참조). IO.write(pid, binary)라는 코드를 작성하게 되면 IO 모듈은 pid에 요구받은 작업을 수행하라는 메시지를 보내게 됩니다. 실제로 어떤 일이 일어나는지 살펴보시죠.
iex> pid = spawn fn ->
...> receive do: (msg -> IO.inspect msg)
...> end
#PID<0.57.0>
iex> IO.write(pid, "hello")
{:io_request, #PID<0.41.0>, #PID<0.57.0>, {:put_chars, :unicode, "hello"}}
** (ErlangError) erlang error: :terminated
IO.write/2 호출 뒤에 어떤 메시지를 보냈는지 확인할 수 있습니다. 그리고 곧 바로 우리가 생각하지 않은 에러가 발생하는 것도 볼 수 있죠.
StringIO 모듈은 문자열을 처리하기 위한 IO 장치의 메시지를 구현하고 있습니다.
iex> {:ok, pid} = StringIO.open("hello")
{:ok, #PID<0.43.0>}
iex> IO.read(pid, 2)
"he"
프로세스를 사용해서 IO 장치를 모델링하는 것은 Erlang VM이 각 노드간의 파일 읽기/쓰기를 처리하기 위해서입니다. 그리고 모든 IO 장치들은 하나의 특별한 프로세스를 가지고 있습니다. 바로 그룹 리더죠.
:stdio에 출력을 하고 싶다면, 그룹 리더에게 메시지를 보내서, 표준 출력 파일 디스크립터에 쓰기 요청을 해야합니다.
iex> IO.puts :stdio, "hello"
hello
:ok
iex> IO.puts Process.group_leader, "hello"
hello
:ok
그룹 리더는 프로세스 별로 설정할 수 있으며, 각각 다른 상황에서 사용됩니다. 예를 들어 원격 터미널에서 코드를 실행하는 경우, 원격 노드에 있는 메시지가 전송되고, 출력한 뒤 요청이 실행되는 것을 보장합니다.
iodata와 chardata
지금까지의 예제에서는 파일 쓰기를 위해서 바이너리를 사용했습니다. “Binaries, strings and char lists”에서 문자열이 바이트로 구성되어 있으며 문자 리스트가 문자 코드인지를 배웠습니다.
IO와 File에 있는 함수들도 매개변수로 리스트를 받을 수 있습니다. 정수, 바이너리 뿐 아니라 중첩된 리스트도 받구요.
iex> IO.puts 'hello world'
hello world
:ok
iex> IO.puts ['hello', ?s, "world"]
hello world
:ok
하지만 그렇게 사용하는 경우에는 약간의 주의가 필요합니다. 리스트는 한 뭉치의 바이트 또는 문자들을 표현하며, 이는 IO 장치의 인코딩에 의존합니다. 만약 파일이 인코딩 설정 없이 열려있다면, 이 파일은 raw mode로 동작할 것이며, IO 모듈에서 bin* 함수들이 쓰여야만 합니다. 이러한 함수들은 iodata를 매개변수로 요구합니다. 다시 말해 바이트나 바이너리를 표현하는 숫자를 기대합니다.
반면 :stdio나 :utf8로 열린 파일의 경우에는 IO 모듈의 다른 함수들과 함께 동작할 수 있습니다. 이러한 함수들은 char_data를 매개변수로 기대하며, 다시 말해서 문자 리스트나 문자열을 원한다는 의미입니다.
다만 이러한 섬세한 차이점은 함수들에 리스트를 넘기는 경우에만 고려하면 됩니다. 바이너리들은 이미 기저에서 바이트와 이와 비슷한 표현식으로 구성되어 있기 때문이죠.
