[C++] 객체지향 프로그래밍: fstream 파일 입출력(feat. 파일 전체 읽기, 한 줄씩 읽기)

💡 본 문서는 '[C++] 객체지향 프로그래밍: fstream 객체를 통한 파일 입출력'에 대해 정리해놓은 글입니다.
C++의 대표적인 파일 입출력 표준 라이브러리인 fstream에 대해 정리하였으니 참고하시기 바랍니다.

1. fstream 객체를 통한 파일 입출력

1.1. fstream 파일 입출력 기본

C++의 ifstream이나 ofstream을 사용하려면 <fstream> 헤더를 추가해야 합니다.

#include <fstream>

ofstream은 파일에 기록할 때 사용하고 ifstream은 파일에 저장된 데이터를 읽어올 때 사용합니다.

입력과 출력이 모두 가능한 fstream 클래스 역시 존재합니다.

클래스의 open() 메소드를 통해 파일을 열거나 생성할 수 있습니다.

std::ofstream ofs;
ofs.open("파일 경로");

std::ifstream ifs;
ifs.open("파일 경로");

생성자에 파일 경로를 입력해서 바로 파일을 생성하거나 여는 것도 가능합니다.

std::ofstream ofs("파일 경로");
std::ifstream ifs("파일 경로");

다음과 같이 파일을 생성하거나 여는 코드를 작성할 수 있습니다.

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
	std::ofstream ofs("D:\\test.txt", std::ios::out | std::ios::app);
	if (ofs.fail())
	{
		std::cerr << "Error!" << std::endl;
	}

	std::ifstream ifs;
	ifs.open("D:\\test.txt", std::ios::in);
	if (!ifs)
	{
		std::cerr << "Error!" << std::endl;
	}
    ifs.close();
	return 0;
}

ofstream 객체(ofs)는 생성자를 통해 파일을 생성했고 ifstream 객체(ifs)는 open() 메소드를 사용했습니다. 여기서 open()으로 파일을 열 경우 데이터 사용 후 close()를 호출해주어야 하며, close()를 호출하면 fstream 객체는 RAII 패턴이 적용되어 있기 때문에 객체가 소멸될 때 자동으로 닫힙니다.

1.2. fstream 객체를 통한 파일 입출력 모드

파일을 열 때 모드를 설정할 수 있는데 지원하는 모드들은 다음과 같습니다.

in	파일을 읽기 모드로 열기 (ifstream에서 기본값)
out	파일을 쓰기 모드로 열기 (ofstream에서 기본값)
binary	텍스트 모드 대신 바이너리 모드로 열기
ate	출력 위치가 파일의 끝에서 시작
app	모든 출력이 파일의 끝에 추가 됨
trunc	파일의 내용을 모두 삭제하고 열기

• 원하는 파일 처리를 위해 OR 연산자(|)로 결합해서 파일을 열 때 사용하면 됩니다.
• 파일이 정상적으로 열렸는지 확인하려면 fail()이나 bad() 함수 등을 호출하면 됩니다.
• C++11 이후부터는 fstream이 bool 타입 변환 메소드를 지원하기 때문에 객체 자체를 조건문에 넣어도 됩니다.

1.2.1. 텍스트 모드(기본)

라인 끝을 처리하기 위해 운영체제마다 다른 방법으로 처리합니다.

구분	라인 처리 방식
C	HELLO\n
Windows	HELLO\r\n
Unix, Linux	HELLO\n
Mac	HELLO\r

1.2.2. 바이너리 모드

• binary로 읽고 쓸 때, string을 binary로 바꾸어 저장해야하기에 binary로 encode하여 저장합니다.
• file을 binary로 읽어서 출력해보면, 텍스트가 아니라 이상한 숫자들로 죽 나열되어 있는 것을 알 수 있습니다.
• binary data를 utf-8로 디코딩하여 출력해보면 제대로 나오는 것을 알 수 있습니다.
• 추가로, 우리가 흔히 쓰는 텍스트들의 경우는 binary일 수도 있고, text일 수도 양 쪽 모두 저장 하는 것이 가능하지만 image는 기본적으로 무조건 binary입니다.

2. fstream 기본 예제

2.1. 바이너리 모드 예제

바이너리 모드로 데이터를 저장할 경우, 파일을 불러올 때 std::ios::binary 옵션을 주어 읽어들어야 합니다. 위에서 언급했듯이 특정 옵션과 같이 사용하기 위해서는 OR 연산자(|)로 결합해서 파일을 열 때 사용하면 됩니다.

ofstream

int n1 = 500;
int n2 = 1000;
double f = 3.14;
int arr[5] = {1, 2, 4, 8, 16};
string str = "ABCDE";

std::ofstream output("data.bin", std::ios::out | std::ios::binary);
output.write((char*)&n1, sizeof(int));
output.write((char*)arr, sizeof(arr));
output << n2 << f << str;
output.close();

ifstream

int n1, n2;
double f;
int arr[5];
string str;

std::ifstream input("data.bin", std::ios::in | std::ios::binary);
input.read((char*)&n1, sizeof(int));
input.read((char*)arr, sizeof(arr));
input >> n2 >> f >> str;

2.2. 파일 한 줄씩 읽기 (ifstream)

getline 메서드를 활용하면 파일을 한 줄씩 읽어서 특정 변수에 넣을 수 있습니다.

// std::string 에 정의된 getline 사용
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
	// 파일 읽기 준비
	std::ifstream in("test.txt");
	if (!in.is_open()) {
		std::cout << "파일을 찾을 수 없습니다!" << std::endl;
		return 0;
	}
	std::string s;
	while (in) {
		getline(in, s);
		std::cout << s << std::endl;
	}
	return 0;
}

2.3. 파일 전체를 한 번에 읽기 (ifstream)

특정 문자열을 파일로 떨궜을 경우, 문자열 내부에 개행문자가 있는 경우가 있습니다. 이러한 경우 하나의 문자열로 변수에 저장하기 위해서는 다음과 같이 파일 전체를 읽어야 합니다.

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
	// 파일 읽기 준비
	std::ifstream in("test.txt");
	std::string s;
	if (in.is_open()) {
		// 위치 지정자를 파일 끝으로 옮긴다.
		in.seekg(0, std::ios::end);
		// 그리고 그 위치를 읽는다. (파일의 크기)
		int size = in.tellg();
		// 그 크기의 문자열을 할당한다.
		s.resize(size);
		// 위치 지정자를 다시 파일 맨 앞으로 옮긴다.
		in.seekg(0, std::ios::beg);
		// 파일 전체 내용을 읽어서 문자열에 저장한다.
		in.read(&s[0], size);
		std::cout << s << std::endl;
	}
	else {
		std::cout << "파일을 찾을 수 없습니다!" << std::endl;
	}
	return 0;
}

 

참고

• [Cpp Reperence] ofstream: https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ofstream
• [Cpp Reperence] ifstream: https://en.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ifstream 
• C++ fstream 객체를 통한 파일 입출력: https://psychoria.tistory.com/774
• 파일 종류 - 텍스트 파일, 이진 파일: https://codedragon.tistory.com/5103
• binary data: https://frhyme.github.io/python/binary_data/