[C++] 13-1. 입출력(feat. 표준입출력과 파일입출력)

 

 

✅ 스트림

스트림은 하나의 흐름이라고 생각하면 된다. 수도꼭지를 틀어놓고 네모난 호스를 끼우면 물이 네모 모양으로 나오고, 동그란 호스를 끼우면 동그랗게 나온다. 운영체제가 물을 공급하는 원천이고 스트림은 호스다. 출력 방향을 화면(모니터)으로 정하면 화면에 출력되고, 파일로 정하면 파일에 출력(쓰기)된다. 입력 또한 입력 장치(키보드)로 할 수도 있고 파일을 통해 읽을 수도 있으며 파이프(특정 명령의 결과)가 될 수도 있다. 유닉스 운영체제와 밀접한 C/C++은 입출력을 데이 스트림으로 해석하기 때문에 스트림에 대한 이해가 있다면 데이터를 다루기 수월하다.

 

✅ 표준 스트림

표준 스트림에는 stdin, stdout, stderr 세 가지가 있다. 각각 0(stdin), 1(stdout), 2(stderr)의 fd(File Descriptor, 파일서술자) 값을 갖고 있다. 여기서 integer값의 파일서술자가 나오는데, 만약 파일 입출력이라면 파일 고유의 값(파일을 오픈하면 고유의 값을 반환)을 통해서 파일에 접근하고, 표준 스트림의 값을 통해서 화면에 입출력 할 수 있다. 위키백과에 따르면 다음과 같다.

표준 스트림(standard streams)은 특정한 프로그래밍 언어 인터페이스뿐 아니라 유닉스 및 유닉스 계열 운영 체제(어느 정도까지는 윈도우에도 해당함)에서 컴퓨터 프로그램과 그 환경(일반적으로 단말기) 사이에 미리 연결된 입출력 통로를 가리킨다.

 

보통 표준 스트림이라고 하면 키보드와 모니터의 기본 입출력을 생각하면 된다. 

 

✅ 파일 입출력

#include "stdio.h"

int main()
{
    printf("Hello \n");
    fprintf(stdout, "Hello \n");

    FILE* fp = fopen("abc.txt", "w");
    fprintf(fp, "My name is Seoarang \n");
    fclose(fp);
}

// 출력 결과
// Hello
// Hello

Unix 입출력의 역사를 느끼기(?) 위해 c 코드로 작성했다.

printf는 표준출력 전용 함수이다. 별다른 인자 없이 문자열만 인자로 전달하면 화면에 전달된다. 표준입력 전용 함수는 scanf다. C++에서는 cin과 cout이 해당한다.

fprintf는 File print이다. 첫 번째 인자로 파일 서술자가 위치하고 두 번째 인자로 문자열이 들어간다. 예제에서, fprintf의 첫 번째 인자로 stdout을 넣으면 printf와 같이 표준출력이 된다. 그리고 첫 번째 인자로 fopen의 결과 값인 파일 서술자를 넣으면 파일에 쓰여진다. abc.txt에는 "My name is Seoarang"이 쓰여진다.

반대로 파일 입력은 fscanf이다.

 

 

이처럼 파일 입출력과 관련된 시스템 함수는 fget, fput, fread, fwrite, fscanf, fprintf이 있다. 사용하는 방법만 조금씩 차이가 있지만 모두 파일 입출력을 지원하는 함수다.

#include <stdio.h>  // C++ 의 경우 <cstdio>


int fgetc(FILE* stream);	// 한글자 출력
int fputc(int character, FILE* stream);	// 한글자 입력
char* fgets(char* str, int num, FILE* stream);	// 문자열 출력
int fputs(const char* str, FILE* stream);	// 문자열 입력
size_t fread(void* ptr, size_t size, size_t count, FILE* stream);	// 버퍼 만큼 문자열 출력
size_t fwrite(const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream);	// 버퍼 만큼 문자열 입력
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);	// 포맷 문자열 출력
int fscanf(FILE *stream, cont char *format, ...);	// 포맷 문자열 입력

 

🧨파일 열기 옵션과 파일 입출력 활용 예제

fopen시 파일 열기 옵션에는 "r+", "w+", "a", "a+" 와 같이 읽기/쓰기/읽기쓰기 등 다양한 모드가 있다. 아래 표를 보고 정리해보자.

출처: https://velog.io/@coding_wizard/PHP%ED%8C%8C%EC%9D%BC%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9Cfile-system

fopen 후에는 fclose를 반드시 하는 것이 좋다. 파일 서술자를 점유하고 있기 때문에 다른 프로그램이나 UI에서도 접근이 불가능할 수도 있기 때문이다.

 

 

다음 예제를 보자.

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"

...

bool constructSymbolMap(const std::string& path)
{
    char str[2048];
    memset(str, 0, sizeof(str));
        
    FILE *fd = fopen((path + "/" + STR_SYMBOL_MARKET_CSV).c_str(), "r");
    if (fd > 0)
    {
        symbolMarketMap.clear();
        while (fgets(str, 2048, fd))
        {
            char *line = str;
            char *pch = strsep(&line, ",");
            if (*pch == '\0')
            {
                printSeperateError(counter, idx++);
                continue;
            }
            symbol_id = atoi(pch);

            pch = strsep(&line, ",");
            if (*pch == '\0')
            {
                printSeperateError(counter, idx++);
                continue;
            }
            strncpy(exchange_name, pch, 32);
        }
    }
    else
    {
        printf("Cannot read %s file", path.c_str());
        return false;
    }
    
    return true;
}

파일을 fopen을 통해 열고, fgets로 한줄씩 파일의 내용을 반복해서 가져온다. 가져온 내용을 strsep이라는 문자열 구분자(",")로 자르는 함수를 통해 데이터를 가져와서 변수에 대입하고 있다. 즉, csv(comma seperate value) 파일을 파싱하는 함수를 표현한 것이다. 

 

이처럼 정형화 되어 있는 파일을 프로그램에서 읽어서 활용하는 경우가 은근 많다. 파일에 쓰는 경우도 가끔 있지만 읽어서 의미있는 데이터로 활용하는 경우가 훨씬 더 많다. 따라서 위 예제처럼 파일 입출력과 문자열 처리를 통해 데이터 처리하는 것을 연습해보는 것을 추천한다. 굳이 C++이 아니더라도 자바나 파이썬으로도 한 번쯤은 연습해보길 바란다.

 

C++의 fstream, ifstream, ofstream의 스트림 함수는 다음 강의에서 살펴보겠다.