Why does C have the best file API?｜C言語が最高のファイルAPIを持つ理由

優れたプログラミング言語は数多くありますが、ファイル操作は常に後回しにされているように思えます。 通常は`read()`、`write()`、そして何らかのシリアライゼーションライブラリしか提供されません。 C言語では、メモリ内のデータと全く同じ方法でファイルにアクセスできます: /* HTMLタグ、キーワード、コマンド */ h-n {color: #F27;} /* 値 */ h-v {color: #B8F;} /* CSSセレクタ、属性/変数名、ファイル名 */ h-s {color: #AEE;} /* コメント */ h-c {color: #777;} h-e {color: #F6F;} #include #include #include #include #include void main() { // 1000個の符号なし整数を含むファイルを作成/開く // 全てゼロで初期化 int len = 1000 * sizeof(uint32_t); int file = open("numbers.u32", O_RDWR | O_CREAT, 0600); ftruncate(file, len); // メモリにマップする uint32_t* numbers = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, file, 0); // 何か処理を行う: printf("%d\n", numbers[42]); numbers[42] = numbers[42] + 1; // クリーンアップ munmap(numbers, len); close(file); } メモリマッピングは、ファイルをメモリに読み込むこととは同じではありません。 ファイルがRAMに収まらない場合でも機能します。 データは必要に応じて読み込まれるため、テラバイト級のファイルを開くのに一日かかることはありません。 これは全てのデータ型で機能し、自動的にキャッシュされます。 このキャッシュは、システムが他の目的でメモリを必要とする場合、自動的にクリアされます。 しかし、他のほとんどの言語では、 小さな塊で`read()`し、パースし、処理し、シリアライズし、最終的に`write()`でディスクに書き戻さなければなりません。 これは機能しますが、遅く、不必要にシーケンシャルアクセスに制限されています。 コンピュータは何十年もテープを使っていないのです。 もし幸運にもメモリマッピングが利用できたとしても、バイト配列に制限されるでしょう。 それでも明示的なパース/シリアライズが必要です。 結局は`read()`と`write()`を呼び出す、より洗練された方法に過ぎません。 ほとんどの言語がすでにカスタムアロケータをサポートしていることを考えると、ファイルにアクセスするより良い方法を追加することは十分に実現可能に思えます... しかし、私の知る限り、C言語はバイナリフォーマットを指定してそのまま使用できる唯一の言語です。 C言語の実装はそれほど優れているわけでもありません。 メモリマッピングにはある程度のオーバーヘッド（ページフォルト、TLBフラッシュ）があり、C言語はエンディアンを処理するための何も行いません—— しかし、何もないよりはましです。 確かに、何らかのパースやバリデーションを行いたいかもしれませんが、これはデータがディスクから読み出されるたびに必要とされるべきではありません。 大きなデータを扱う場合、メモリ不足になることは非常に一般的で、全てをRAMにパースすることは不可能になります。 コードを複雑にすることなく、単にデータをオフロードできることは非常に便利です。 Pythonのpickleを見てください。 それは完全に安全でないシリアライゼーション形式です。 ファイルをロードすると、単にいくつかの数値が欲しいだけなのに、コード実行が引き起こされる可能性があります... それでも、Pythonのコードとデータを混在させるモデルに合っているため、非常に広く使われています。 多くのファイルは、信頼できない外部ソースからのものではありません。 ファイル操作も同様に軽視されています。 ファイルシステムはオリジナルのNoSQLデータベースですが、C言語の`readdir()`のラッパー以上のものを得ることはほとんどありません。 これは通常、ファイルシステムの上にSQLiteのような別のデータベースを実行する結果になります。 しかし、リレーショナルデータベースは決してプログラムに完全に適合しません。 ...そしてSQLはファイルよりもさらに統合が悪いです。 全てのデータをシリアライズしなければならないことに加えて、アクセスするためだけに全く別の言語でコードを書かなければなりません！ ほとんどのプログラマは単にキーバリューストアとして使用し、独自のメタデータ処理を実装します。 奇妙な三重にネストしたデータベースを作成することになるのです。 だからタイトルに答えるために、 私はこれは悪い前提の結果だと思います。 ファイルから読み取られるデータはどこか別の場所から来ていて、パースする必要があるという前提... そしてディスクに書き込まれるデータはどこかに送られていて、標準フォーマットにシリアライズする必要があるという前提。 これはメモリ制約のあるシステムでは単純に真実ではありません—— そして100GBのファイルを扱う場合—— あらゆるシステムがメモリ制約を受けるのです。

C言語が最高のファイルAPIを持つ理由

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