15_입출력.md

입출력

다음은 c++의 입출력 라이브러리의 클래스 구조를 나타낸 것입니다.

• ios_base

  • c++의 모든 입출력 클래스의 기반입니다.
  • 실수를 출력할 때 어떤 식으로 할지, 정수를 10진수 또는 16진수로 할지 등을 처리합니다.

• ios

  • ios_base를 상속 받습니다.
  • 스트림 버퍼를 초기화합니다.
    • 스트림 버퍼는 데이터를 입출력하기 전에 임시로 저장하는 곳입니다.
    • 바로바로 입출력하면 오버헤드가 발생합니다.
  • 입출력 작업의 상태를 처리합니다.
    • 다음 4개의 비트로 상태를 판단합니다.
      • goodbit - 스트림에 입출력 작업이 가능
      • badbit - 스트림에 복구 불가능한 오류 발생
      • failbit - 스트림에 복구 가능한 오류 발생
      • eofbit - 입력 작업시 EOF에 도달
    • good, bad, fail, eof 함수를 가지고 있으며 각각 가리키는 비트의 상태를 반환합니다.

• istream

  • ios를 상속받습니다.

  • operator >>가 정의되어 있습니다.

    • 기본 자료형에 대해 오버로드되어 있습니다.
    • 사용자가 별도로 정의하기 위해선 다음과 같이 작성하면 됩니다.

    istream& operator>> (istream& in, T& t) {
        // 구현
    }

  • cin는 istream 클래스의 객체 중 하나입니다.

  • cin >>는 모든 공백문자(띄어쓰기, 개행문자, 탭 등)을 입력받지 않습니다.

    • 다음 코드는 무한 루프에 빠질 수 있습니다.

    int n;
    
    while(true) {
        cin >> num;
        cout << num;
        
        if (t == 0)
            break;
    }

    • 만약 런타임 도중 문자 'c'를 입력하면 무한 루프에 빠지게 됩니다.
      • 타입에 맞지 않는 값을 넣었으므로 ios의 failbit가 켜지게 됩니다.
      • 따라서 입력을 받지 않고 반환합니다.
      • 남아있는 'c\n'이 스트림 버퍼에 남게됩니다.
      • 루프에 의해 cin >>이 다시 스트림 버퍼를 읽게되고 위와 같은 문제가 반복됩니다.
    • 따라서 다음과 같이 코드를 수정해야 합니다.

    int n;
    
    while (cin >> n) {
        // 생략
    }

    • 문자 'c'를 입력하면 operator>>는 NULL 포인터를 반환하고 이것이 void*으로 변환되면서 while 조건문은 이를 false로 판단합니다.
    • 하지만 이럴 경우 다음 입력을 받지 못합니다.
    • 외에도 다음 코드처럼 작성하면 타입에 맞지 않는 입력을 무시하고 다음 입력을 받을 수 있습니다.

    int n;
    
    while (true) {
        cin >> n;
        cout << n;
        if (cin.fail()) {
            cout << "잘못된 입력입니다." << endl;
            cin.clear();  // 상태 비트 초기화
        	cin.ignore(100, '\n');  // 최대 100번, 개행문자가 나올 때까지 스트림 버퍼를 비웁니다.
        }
        
        if (n == 0)
            break;
    }

    • 다음 코드는 16진수를 입력으로 받는 방법입니다.

    std::cin >> std::hex >> n

    // input
    0xFF
    ff
    ABCDE
    

• streambuf 클래스

  • 스트림에 대한 가장 기본적인 제어를 담당하고 있습니다.
  • 스트림의 상태를 나타내기 위해 3개의 포인터를 정의하고 있습니다.
    • 시작 포인터: 버퍼의 시작 부분을 가리키는 포인터
    • 스트림 위치 지정자: 다음으로 읽을 위치를 가리키는 포인터
    • 끝 포인터: 버퍼의 끝 부분을 가리키는 포인터
  • 입력 버퍼와 출력 버퍼를 각각 get area와 put area라고 합니다.

  #include <iostream>
  #include <stream>
  
  int main() {
      std::string s;
      std::cin >> s;
      
      char peek = std::cin.rdbuf()->snextc();
      if (std::cin.fail())
          std::cout << "Fail" << endl;
      std::cout << '두 번째 단어 맨 앞글자 : ' << peek << std::endl;
      std::cin >> s;
      std::cout << "다시 읽으면 : " << s << std::endl;
  }

  // input
  hello world
  
  // output
  두 번째 단어 맨 앞글자 : w
  다시 읽으면 : world
  

  • std::cin >> s이후 스트림 위치 지정자는 "hello world"에서 ' '를 가리키고 있습니다.
  • snextc()는 스트림 위치 지정자가 다음 위치를 가리킵니다.
  • 따라서 두 번쨰 std::cin >> s를 실행하면 s에 "world"가 저장됩니다.