[C++] Ch03. 파일 입출력(I/O)

오늘은 C++의 파일 입출력에 대해서 알아보고자 한다.

파일 입출력에서는 fstream이라는 입출력 파일 클래스를 사용한다. 파일 입출력에는 <<, >>, 조정자(manipulator) 등도 사용이 가능하다.

// 읽기 전용으로 파일을 오픈
ifstream fin;
fin.open("helloworld.txt");

// 쓰기 전용으로 파일을 오픈
ofstream fout;
fout.open("helloworld.txt");

// 읽기와 쓰기 전용으로 파일을 오픈
fstream fs;
fs.open("helloworld.txt");

여기서 나온 open() 이라는 메서드는 각 스트림마다 존재한다.

// void open(const char* filename, openmode mode)

fin.open("HelloWorld.txt", ios_base::in | ios_base::binary);

여기서 뒤에있는 in, binary 등을 모드 플래그(mode flag)라고 한다. 파일을 여는 모드를 바꿔줄 때 사용한다. binary의 경우 이진 모드로 열어주는 것을 의미한다. 모드 플래그에는 다음과 같은 값들이 있다. 조합을 섞어서 사용할 수는 있지만, 모든 조합이 다 되는 것은 아니다.

• in : 읽기 위한 파일
• out : 쓰기 위한 파일
• ate : 파일의 끝에 위치
• app : 모든 파일의 출력은 끝에 추가
• trunc : 존재하는 파일을 지움
• binary : 이진 모드

 

파일을 열고 읽고 쓰는 작업을 해 주었다면, 나중에 다시 써 주기 위해 닫아야 한다. 버퍼에서 차지하고 있는 것을 버리고 파일을 닫아주는 close() 메서드를 사용할 수 있다. close() 메서드 역시 각 스트림마다 존재한다.

ifstream fin;

// ...

fin.close();

또한 파일이 열려있는지를 확인하는 메서드로 is_open()이라는 메서드를 사용할 수도 있다.

fstream fs;
fs.open("HelloWorld.txt");

if (fs.is_open())
{
  // ...
}

파일에서 문자를 한 글자씩 또는 한 줄씩 읽는 코드는 다음과 같이 작성해 볼 수 있다. 참고로 여기서 fail() 메서드는 입력값이 해당 타입과 맞지 않은 경우 true를 반환하는 메서드이고, eof() 메서드는 데이터의 마지막 값을 입력받았을 때 true를 반환하는 메서드이다.

// 파일에서 문자 하나씩 읽기

ifstream fin;
fin.open("HelloWorld.txt");
char character;

while (true) 
{
  fin.get(character);
  if (fin.fail()) 
  {
    break;
  }
  cout << character;
}

fin.close();

// 파일에서 문자 한 줄씩 읽기

ifstream fin;
fin.open("HelloWorld.txt");
string line;

while (!fin.eof())
{
  getline(fin, line);
  cout << line << endl; 
}

fin.close();

문자를 한 단어씩 읽어줄 수도 있다. 만약 파일에서 숫자들을 받아서 읽어온다면 단순하게 생각했을 때 다음과 같이 코드를 작성할 수 있을 것이다.

// 파일에서 문자 한 단어씩 읽기

ifstream fin;
fin.open("HelloWorld.txt");
int number;

while (!fin.eof())
{
  fin >> number;
  cout << number << endl; 
}

fin.close();

하지만 이렇게 읽으면 문제가 발생할 수가 있다. 예를 들어 HelloWorld.txt 파일에 들어간 값이 "123 456 789" 이렇게 되어 있다면 아래 첫 번째 처럼 값이 들어있을 것이고 문제가 되지 않는다.

하지만 두 번째 처럼 "123 456 789 " 이 들어가 있게 된다면 이야기가 달라진다. 789까지 출력을 하고 fin.eof()가 false이기 때문에 한 번 더 while 문을 돌면서 789를 출력한다. 즉, 789를 두 번 출력하는 것이다.

그리고 숫자만 받아야 하는 경우 중간에 아래 첫 번째 예제처럼 문자가 끼게 되면 이 경우는 123을 무한하게 출력하며 (fin.eof()는 항상 false일 것이기 때문) 무한루프에 빠지게 된다. 

첫 번째 예제의 경우 다음과 같이 number가 아닐 경우 기존에 받은 값을 지우고 다음 ' '까지 무시하는 식으로 코드를 진행할 수도 있다.

ifstream fin;
fin.open("HelloWorld.txt");
int number;

while (!fin.eof())
{
  fin >> number;
  
  if (fin.fail())
  {
    fin.clear();
    fin.ignore(LLONG_MAX, ' ');
  }
  else
  {
    cout << number << endl;  
  } 
}

fin.close();

하지만 이러한 코드는 위 그림 두 번째 예제와 같이 파일이 들어온다면 역시 에러를 발생한다. ' ' 공백은 구분할 수 있지만 '\t' 탭은 구분할 수 없기 때문이다. 이렇게 여러가지 엣지 케이스에 걸리지 않으면서 숫자를 잘 읽을 수 있는 코드는 아래와 같이 짜볼 수 있다. 숫자가 아닌 다른 값이 들어오면 trash로 읽어서 버려버릴 수가 있게 된다.

ifstream fin;
fin.open("HelloWorld.txt");
int number;
string trash;

while (true)
{
  fin >> number;
  
  if (!fin.fail())
  {
    cout << number << endl;
    continue;
  }
  
  if (fin.eof())
  {
    break;  
  } 
  
  fin.clear();
  fin >> trash;
}

fin.close();

 

파일에 값을 쓰는 것도 비슷하게 해볼 수 있다. 한 줄씩 값을 입력받고 파일에 저장하는 코드는 다음과 같다.

ofstream fout;
fout.open("HelloWorld.txt");

string line;
getline(cin, line);

if (!cin.fail())
{
  fout << line << endl;
}

fout.close();

바이너리 파일을 읽는 경우는 조금 다르게 접근한다. 아래 예제에서 read() 메서드는 메모리에서 record의 주소값을 받아서 거기서부터 record의 크기만큼 메모리를 할당한다.

ifstream fin("test.dat", ios_base::in | ios_base::binary);

if (fin.is_open())
{
  Record record;
  fin.read((char*)&record, sizeof(Record));
}

fin.close();

바이너리 파일에 값을 쓰는 방식은 아래와 같다.

ofstream fout("test.dat", ios_base::out | ios_base::binary);

if (fin.is_open())
{
  char buffer[20] = "Wonjong Oh";
  fout.write(buffer, 20);
}

fout.close();

파일 안에서 값을 탐색해야 할 때도 있다. 파일의 중간부터 값을 덮어쓰고 싶은 경우 다음처럼 seekp() 메서드를 사용하면 된다. 탐색은 절대적 또는 상대적 위치로 갈 수 있는데 seekp()에서 하나의 파라미터를 가지면 절대적 위치, 두 개의 파라미터를 가지면 상대적 위치로 이동한다.

fstream fs("test.dat", ios_base::in | ios_base::out | ios_base::binary);

if (fs.is_open())
{
  fs.seekp(20, ios_base::beg);
  if (!fs.fail())
  {
    // 21번째부터 덮어쓰기
  }
}

fs.close();

 

참고자료

• C++ 언매니지드 프로그래밍, 포큐 아카데미