ｺﾝﾋﾟｭｰﾀで､｢ﾌｧｲﾙを開く｣という概念がよく理解できません｡裏側で何が行われているのでしょうか？私が理解していること･ｺﾝﾋﾟｭｰﾀは0と1しかあつかえない…

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ｺﾝﾋﾟｭｰﾀで､｢ﾌｧｲﾙを開く｣という概念がよく理解できません｡裏側で何が行われているのでしょうか？

私が理解していること
･ｺﾝﾋﾟｭｰﾀは0と1しかあつかえない
･ﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸは､磁石がのった円盤で､磁力の向きで1,0を表現している
･ﾌｧｲﾙ読み取りは､これらの1,0の並びを認識すること
･ﾌｧｲﾙ書き込みは､これらの並びを変更すること

では､開く､閉じるは？

ｼｪﾙで､
echo "hello" > hello.txt
と実行すると､物理的にはHDDにﾃﾞｰﾀが書き込まれます｡
それは理解できます｡

しかし､C言語などで

FILE *fp;
fp = fopen( "test.txt", "r" );

としたとき､fopenの裏側では何が行われているのでしょうか？
ﾌｧｲﾙﾎﾟｲﾝﾀ(とかﾌｧｲﾙﾊﾝﾄﾞﾙ)とは一体何なんでしょうか？

読み取り､書き込みは､物理ﾒﾃﾞｨｱに対しての物理的動作をｲﾒｰｼﾞできますが､
ｵｰﾌﾟﾝ､ｸﾛｰｽﾞは何もｲﾒｰｼﾞできません｡
ｵｰﾌﾟﾝ､ｸﾛｰｽﾞとは何でしょうか？

●質問者: DQNEO
●ｶﾃｺﾞﾘ:ｺﾝﾋﾟｭｰﾀ
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 13/13件

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▽1 ● kodairabase
●16ﾎﾟｲﾝﾄ

ﾌｧｲﾙを開く: 読み取りまたは書き込みを開始することの宣言｡読み込みまたは書き込みを行うための領域が､ﾒﾓﾘ上に確保される｡この領域に対する目印が｢ﾎﾟｲﾝﾀ｣｡
ﾌｧｲﾙを閉じる: 読み取りまたは書き込みを完了することの宣言｡読み込みまたは書き込みを行うための領域が､ﾒﾓﾘ上から廃棄される｡(書き込みの場合は､ﾃﾞｨｽｸに書き込んでから廃棄される)

ﾌｧｲﾙｽﾄﾘｰﾑ
http://www.geocities.jp/ky_webid/cpp/library/033.html

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
ﾌｧｲﾙを開く：宣言してﾒﾓﾘ確保ということは､fopenしたﾌﾟﾛｾｽ内のﾒﾓﾘの中だけの動きであって､実際の(HDDなどの)物理ﾒﾃﾞｨｱ上では何も動かないのでしょうか？

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
結局､磁力ののった円盤はそのときどうなるのでしょうか？

kodairabaseさんのｺﾒﾝﾄ
＞実際の(HDDなどの)物理ﾒﾃﾞｨｱ上では何も動かないのでしょうか？ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝで｢開く／閉じる｣と言う場合と､OSで｢開く／閉じる｣と言う場合とで異なってきます｡ Windowsで｢読み込みで開く｣と言う場合､そのﾌｧｲﾙの先頭から一定量のﾃﾞｰﾀを先読みします｡｢書き込みで開く｣と言う場合､指定された名前のﾌｧｲﾙをあらかじめ作成します｡一方､ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝで｢開く｣と言う場合､ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ毎に挙動が異なります｡

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
むむむ･･よくわからなくなってきました｡｢開く｣と｢読む｣は違うと思ったのですが｡

多食斎友好＝世田介さんのｺﾒﾝﾄ
『｢開く｣と｢読む｣は違うと思ったのですが｡』確かに違います､回答者の文を読めばそう言う理解にならないと思いますが｡紙製の｢ﾉｰﾄ｣をｲﾒｰｼﾞしてみて下さい｡ﾉｰﾄを開く事､つまり｢読み書き｣する為の準備が｢開く｣です｡｢開いた｣あと､書き込まれた事を｢読んだり｣｢書き込みを修正したり｣｢新たに書き加えたり｣｢消す事｣ができます｡｢閉じる｣は｢読み書き｣作業が終了した後､｢読み書き｣できない状態にすることです｡ｺﾝﾋﾟｭﾀのﾒﾓﾘｰの場合､読み書き(書き換え･消去を含む)のできるものをRWM､読むことだけ出来るものをROMといいます｡(1度だけ､書き込みができるものもありますが)そこが｢紙製｣と少し違いが有りますが､兎に角｢開く｣｢閉じる｣の概念は共通です｡既に印刷された本などは､｢開いて｣も基本的には内容を｢読む事｣だけできます､｢消去･修正･追加書き込み｣はできません｡もっとも､行間にﾒﾓや塗りつぶしはできますが｡

▽2 ● hirokiky
●16ﾎﾟｲﾝﾄ

残念ながら私の知識では回答することはできませんが､調べてみると面白そうな pdf を見つけたのでﾘﾝｸを貼っておきます｡

"Linuxｶｰﾈﾙ2.4の設計と実装｡ﾌｧｲﾙｼｽﾃﾑ(後編)
http://www.mars.dti.ne.jp/~otk/bak/200105-linuxkernel24.pdf

この pdf の､図14のあたりにﾌｧｲﾙのｵｰﾌﾟﾝやｸﾛｰｽﾞについても書かれています｡斜め読みしただけですが､参考になると思います｡

あとは｢C言語によるUNIXｼｽﾃﾑﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ入門｣という本が参考になるとおもいます｡fopen などの関数の核になる､よりﾊｰﾄﾞｳｪｱに近い関数(低水準入出力関数)やﾌｧｲﾙﾎﾟｲﾝﾀが指しているもの(利用者ﾌｧｲﾙ記述子表)などについての説明もあります｡

私が回答できるのはこれだけですので､参考程度に思ってください｡
面白い質問だと思うので､私も他の方の回答を楽しみにしています｡

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
なるほどなるほど｡すごい難しいですね｡でもちょっと答えに近づいた気がします｡ありがとうございます！

▽3 ● HowAreYou
●16ﾎﾟｲﾝﾄ

基本的にﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑは直接ﾒﾃﾞｨｱにｱｸｾｽしてﾃﾞｰﾀを読み書きするのではなくて､OS にお伺いを立てて行います｡
OS は｢ﾌｧｲﾙｵｰﾌﾟﾝしたいんですけどｰ｣という申請を受けて､そのﾌｧｲﾙがｼｽﾃﾑ的に保護されてないかとか､他のﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑから｢独占的に使いたいから他のﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑに使わせちゃﾀﾞﾒ｣とか言われてないかとか調べて､使ってもｵｰｹｰならﾌｧｲﾙﾊﾝﾄﾞﾙを渡します｡
ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑはﾌｧｲﾙを使い終わったら OS に｢終わったよｰ｣と申請してｸﾛｰｽﾞします｡

http://q.hatena.ne.jp

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
なるほど｡ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑが直接HDDにｱｸｾｽすることはないと｡OSに｢ﾌｧｲﾙｵｰﾌﾟﾝ｣を依頼してるだけだと｡しかしｵｰﾌﾟﾝの際のHDDの動作は謎のままですね｡あと､ﾌｧｲﾙﾊﾝﾄﾞﾙの正体は何でしょうか？

▽4 ● papavolvol
●16ﾎﾟｲﾝﾄ

ｺﾝﾋﾟｭｰﾀの世界ではﾚｲﾔｰという考え方が基本にあります｡

物理ﾚｲﾔｰ
BIOS
OS (Windowsなど)
ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ

このﾚｲﾔｰをごっちゃにしてｺﾝﾋﾟｭｰﾀを理解することはできません｡

まずﾃﾞｨｽｸの磁気やﾁｯﾌﾟの電荷などは物理ﾚｲﾔｰです｡それぞれにﾄﾞﾗｲﾊﾞやﾌｧｰﾑなどの制御の仕組みが働いています｡
それをｺﾝﾄﾛｰﾙするのはBIOSというﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑです｡BIOSは､物理ﾚｲﾔｰと論理ﾚｲﾔｰの橋渡しをします｡
論理ﾚｲﾔｰの最下層には､Windows やﾘﾅｯｸｽ､ｻｰﾊﾞｰならUnix､大型機ならZ-OS などのOSが稼働しています｡OSは自分のﾃﾞﾊﾞｲｽﾄﾞﾗｲﾊﾞというﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを使って下層のBIOSと連携し､上層のｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝﾚｲﾔｰとの橋渡しをします｡

例えば｢ﾌｧｲﾙを開く｣はOSがﾃﾞﾊﾞｲｽﾄﾞﾗｲﾊﾞを使って下層のBIOSにﾃﾞｰﾀの読み出しを指示します｡BIOSは物理ﾚｲﾔｰからﾃﾞｰﾀを取り出して上層のOSに返します｡OSはもらったﾃﾞｰﾀを上層のｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝﾚｲﾔｰに渡します｡という手順になります｡
OSには､ﾌｧｲﾙｼｽﾃﾑという仕組みがあります｡WindowsではNTFSなどがﾌｧｲﾙｼｽﾃﾑです｡これはﾌｧｲﾙの目次情報と､ﾃﾞｨｽｸ上のﾃﾞｰﾀのｱﾄﾞﾚｽの番地情報の橋渡しをします｡ﾃﾞｨｽｸ上では単なる01の磁気ですが､ﾌｧｲﾙｼｽﾃﾑによってﾌｧｲﾙごとの意味のある情報になり､BIOSからOSに渡されてﾌｧｲﾙという論理的な情報になります｡

http://blog.livedoor.jp/papavolvol/
URLは私のﾌﾞﾛｸﾞです｡今回の回答と直接の関連ではありませんが､ご縁がありましたら一度お越しくださいね｡

monyoさんのｺﾒﾝﾄ
細かい話ですが､Windowsなど現在のOSではBIOSはOS起動時以外使いません(使えません)｡大筋は書かれたとおりであってますが｡Microsoft系でいうと､起動時以外もBIOSを使っていたのはMS-DOSが最後だと思います(Windows 9x系がどっちだったか…)｡

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
ありがとうございます｡誤：BISO →正：ﾄﾞﾗｲﾊﾞと読み替えればよいでしょうか｡ﾚｲﾔになってるのは理解しました｡しかし､｢開く｣＝｢読み出しを指示します｣は変じゃないでしょうか｡ openとreadは別ですよね｡私の質問は､｢読む｣は直感的に理解できるが､｢開く｣は何か？です｡

monyoさんのｺﾒﾝﾄ
たとえば､ﾌｧｰｽﾄﾌｰﾄﾞのお店にいって､いくつかﾊﾝﾊﾞｰｶﾞｰを買おうと思って列に並ぶという行為を想定したとき､ﾊﾝﾊﾞｰｶﾞを1つ頼むたびにお金を払って､また列に並びなおして､2つ目のﾊﾝﾊﾞｰｶﾞを買って……とはしないですよね｡ +列に並んで､店員さんと対面？する(open) +ものをいくつか買う(read/write ※この例だと店から買うだけなので､一方向ですがたとえ話ということでご容赦を) +最後に決済して注文したものをもらう(close) といったﾉﾘになると思います｡もう少しｺﾝﾋﾟｭｰﾀ的にいうと､読み出す前に､読み書きの間に別のﾕｰｻﾞやﾌﾟﾛｾｽがそのﾌｧｲﾙを使えないようにするﾛｯｸ処理､ﾕｰｻﾞから指定されたﾌｧｲﾙ名と､ﾌｧｲﾙｼｽﾃﾑ上のﾌｧｲﾙIDとの対応付けを行ったうえで､一時受け渡し用の領域を整備したり､ｱｸｾｽ権のﾁｪｯｸを行ったりという処理が入ります｡これをread/writeの度に行うこともできますが､前作業のｵｰﾊﾞｰﾍｯﾄﾞが大きい､もしくは一連の書き込みを行うまで､他のﾌﾟﾛｾｽから書き込みを入れさせたくないといったことがあるので､一連のread/writeの前に一度openという形で行い､一連のread/writeの完了時点で領域の開放(close)という処理を行うのが一般的ですという話です｡ﾌｧｲﾙﾊﾝﾄﾞﾙは､それらの一時的な管理情報を示すﾀｸﾞであると考えればよいでしょう｡なお､別のところでも書いたように､現在のｿﾌﾄｳｪｱは何層にもわたった階層構造になっていますので､ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝがﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸにどのようにかかれるかを意識することはできませんし､その必要もありません｡

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
なるほど｡ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ⇔OS間でのopen/closeは､例えば､PHP⇔MySQL間でのconnect, closeのようなものと考えればよいでしょうか｡ｾｯｼｮﾝ開始とｾｯｼｮﾝ終了のようなものであると｡ﾊﾝﾊﾞｰｶﾞｰ屋さんの例は大変わかりやすいですね！ありがとうございます｡

monyoさんのｺﾒﾝﾄ
ｾｯｼｮﾝ開始と終了のようなもの､という理解でよいと思います｡なお､どこかのｺﾒﾝﾄで､わざわざ｢fopenでいうopenの場合｣みたいな断りを入れましたが､ｾｯｼｮﾝや開始､終了という概念は､いろんなﾚｲﾔで使われます｡ﾌｧｲﾙのｵｰﾌﾟﾝからｸﾛｰｽﾞまでの一連の流れもｾｯｼｮﾝと捉えることもできますし､逆にconnect-closeを､ｾｯｼｮﾝのｵｰﾌﾟﾝ､ｾｯｼｮﾝのｸﾛｰｽﾞという表現で記載することもできます｡

▽5 ● Baku7770
●16ﾎﾟｲﾝﾄ

ｺﾝﾋﾟｭｰﾀの中でOPEN､CLOSEと言われると確かに現在ではｲﾒｰｼﾞしづらいかも知れません｡
元々の発想や､旧来のｺﾝﾋﾟｭｰﾀを考えると逆にｲﾒｰｼﾞしやすいと考えます｡
ﾌｧｲﾙってご存知ですかね｡ｺﾝﾋﾟｭｰﾀのではありません｡ｷﾝｸﾞやｺｸﾖといった事務用品ﾒｰｶの作っているﾌｧｲﾙです｡後､ﾌｫﾙﾀﾞも｡

ｷﾝｸﾞｼﾞﾑｷﾝｸﾞﾌｧｲﾙG A4ﾀﾃ500枚ｸﾞﾚｰ 975GX

出版社/ﾒｰｶｰ: ｷﾝｸﾞｼﾞﾑ
ﾒﾃﾞｨｱ: ｵﾌｨｽ用品
購入: 2人ｸﾘｯｸ: 66回
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A4-SIF-B 個別ﾌｫﾙﾀﾞｰｴｺﾉﾐｰﾀｲﾌﾟA4青10冊入

出版社/ﾒｰｶｰ: ｺｸﾖ
発売日: 1993/12/01
ﾒﾃﾞｨｱ: ｵﾌｨｽ用品
ｸﾘｯｸ: 17回
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ｺﾝﾋﾟｭｰﾀの黎明期というか､ﾉｲﾏﾝ以前の事務機械ってﾌｧｲﾙとかﾊﾞｲﾝﾀﾞといった紙書類の保管ｼｽﾃﾑの更新として期待されていたものですから､その当時の用語が残っています｡
さらに初期のｺﾝﾋﾟｭｰﾀだとﾒﾓﾘやDASDといった外部記憶媒体の容量が小さかったから差替えながら使っていましたからね｡用語をそのまま使っていても違和感を感じなかったのでしょう｡
実際にﾌｧｲﾙをOpenするということは､ﾊﾟｿｺﾝだとFATなどを参照してﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸ上のﾃﾞｰﾀを特定してﾒﾓﾘに展開する｡closeはﾒﾓﾘのﾛｯｸを外して開放するといった動作になります｡
http://support.microsoft.com/kb/100108/ja

DQNEOさんのｺﾒﾝﾄ
｢ﾊﾟｿｺﾝだとFATなどを参照してﾊｰﾄﾞﾃﾞｨｽｸ上のﾃﾞｰﾀを特定してﾒﾓﾘに展開する｡｣何をﾒﾓﾘに展開するのでしょうか？これは､readの説明に見えます｡紙ﾌｧｲﾙを｢開く｣ときは､紙ﾌｧｲﾙそのものの形状が変わりますよね｡ HDD上のﾌｧｲﾙを｢開く｣とき､HDDそのものは変化するのでしょうか？

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