텍스트 파일 읽기

텍스트 파일은 사람이 읽을 수 있는 글자로 데이터를 저장한 파일입니다. 설정 파일, 로그, 표 형식의 데이터처럼 흔히 쓰이며, 메모장으로 열어 내용을 바로 확인하고 고칠 수 있습니다.

이 글은 std::ifstream으로 텍스트 파일을 열고, 공백으로 구분된 값과 한 줄 단위의 데이터를 읽는 방법을 다룹니다. 두 방식을 섞을 때 남는 줄바꿈 문제와, 읽기가 멈춘 이유를 상태 플래그로 구분하는 방법도 함께 봅니다. 예제의 입력 파일은 실행하는 작업 폴더에 둡니다.

std::ifstream으로 텍스트 파일 열기

텍스트 파일은 입력 파일 스트림(input file stream)인 std::ifstream으로 읽습니다. 스트림과 파일 입출력 개요에서 본 것처럼, 객체를 만들면서 파일 이름을 넘기거나 객체를 만든 뒤 open을 부릅니다.

#include <fstream>
#include <iostream>

int main() {
    std::ifstream first("data.txt");
    if (!first.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open data.txt\n";
    }

    std::ifstream second;
    second.open("another_data.txt");
    if (!second.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open another_data.txt\n";
    }
}

std::ifstream은 읽기 모드로 열며, 파일이 없으면 새로 만들지 않고 열기에 실패합니다. 그래서 읽기 전에 반드시 is_open()으로 연결을 확인합니다. 두 스트림은 main이 끝나 블록을 벗어날 때 자동으로 닫힙니다.

공백으로 구분된 값 읽기

std::cin처럼 파일 스트림에도 추출 연산자 >>를 쓸 수 있습니다. >>는 앞의 공백, 탭, 줄바꿈을 건너뛰고 다음 값을 읽으므로, 값 사이의 공백 개수나 줄 구분과 상관없이 차례로 읽습니다.

100 John 3.14
200 Jane 2.718

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

int main() {
    std::ifstream in("numbers.txt");
    if (!in.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open numbers.txt\n";
        return 1;
    }

    int id;
    std::string name;
    double value;
    while (in >> id >> name >> value) {
        std::cout << "id " << id << ", name " << name
                  << ", value " << value << '\n';
    }

    if (in.bad()) {
        std::cerr << "I/O error\n";
        return 1;
    } else if (in.eof()) {
        std::cout << "stopped at end of file\n";
    } else if (in.fail()) {
        std::cerr << "bad format\n";
        return 1;
    }
}

id 100, name John, value 3.14
id 200, name Jane, value 2.718
stopped at end of file

in >> id >> name >> value는 스트림 자신을 돌려주므로, 조건은 세 값을 모두 읽은 뒤 스트림이 실패 상태가 아닌지를 묻습니다. 두 번째 레코드 뒤에서 다음 id를 읽으려다 파일 끝에 닿으면 실패해 루프가 끝나고, 이때 eofbit가 설정되어 있으므로 정상적인 끝으로 판단합니다.

다만 eof()가 참이라고 마지막 레코드가 완전했다는 뜻은 아닙니다. 마지막 줄이 200 Jane처럼 값 하나가 빠진 채 끝나면, value를 읽다가 파일 끝에 닿아 eofbit와 failbit가 함께 설정됩니다. 그 레코드는 출력되지 않지만 위 코드는 정상 종료로 보고하므로, 불완전한 레코드를 오류로 다뤄야 한다면 레코드를 한 줄씩 읽어 필드 수를 따로 검사합니다.

한 줄씩 읽기

한 줄 전체가 의미 있는 단위라면 std::getline으로 줄바꿈 앞까지 읽습니다. 공백이 포함된 문장도 한 번에 읽을 수 있습니다.

Imagination is more important than knowledge.
The only way to do great work is to love what you do.
Life is what happens when you're busy making other plans.

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

int main() {
    std::ifstream in("quotes.txt");
    if (!in.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open quotes.txt\n";
        return 1;
    }

    std::string line;
    int number = 1;
    while (std::getline(in, line)) {
        std::cout << number++ << ": " << line << '\n';
    }
}

1: Imagination is more important than knowledge.
2: The only way to do great work is to love what you do.
3: Life is what happens when you're busy making other plans.

std::getline은 줄바꿈을 입력에서 꺼내 버리고, line에는 줄바꿈 앞까지만 넣습니다. 마지막 줄에 줄바꿈이 없어도 글자를 읽었다면 성공으로 처리되므로, 그 줄도 빠짐없이 출력됩니다. 셋째 인자로 구분 문자를 넘기면 std::getline(in, field, ',')처럼 쉼표 앞까지 읽을 수도 있습니다.

>>와 getline을 섞을 때

>>는 값을 읽은 뒤 그 뒤의 줄바꿈을 입력에 남겨 둡니다. 그래서 숫자를 >>로 읽은 직후 getline을 부르면, 남은 줄바꿈 앞의 빈 문자열을 읽고 바로 돌아옵니다.

100
Alice Wonderland
200
Bob The Builder

아래 그림은 같은 입력에서 두 경로를 비교합니다. 100을 읽은 뒤 바로 getline을 부르면 빈 이름을 얻고, ignore로 현재 줄의 나머지를 버린 뒤 부르면 다음 줄의 Alice Wonderland를 공백까지 그대로 읽습니다.

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

int main() {
    std::ifstream in("user_data.txt");
    if (!in.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open user_data.txt\n";
        return 1;
    }

    int id;
    std::string fullName;
    while (in >> id) {
        in.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');
        if (!std::getline(in, fullName)) {
            std::cerr << "missing name for id " << id << '\n';
            return 1;
        }
        std::cout << "id " << id << ", name " << fullName << '\n';
    }
}

id 100, name Alice Wonderland
id 200, name Bob The Builder

ignore는 지정한 개수만큼, 또는 구분 문자를 만날 때까지 글자를 버립니다. std::numeric_limits<std::streamsize>::max()를 넘기면 개수 제한 없이 줄바꿈까지 버린다는 뜻입니다. 이름 줄을 읽지 못하면 레코드가 불완전하므로 오류로 끝냅니다.

ignore 대신 std::getline(in >> std::ws, fullName)을 쓸 수도 있습니다. std::ws는 앞의 공백과 줄바꿈을 모두 건너뛰므로, 이름 앞의 공백이 사라지고 빈 이름 줄도 건너뜁니다. 두 방법은 문법만 다른 것이 아니라 받아들이는 파일 형식이 다르므로, 파일의 규칙에 맞는 쪽을 고릅니다.

더 깊이: 줄을 읽은 뒤 숫자로 바꾸는 std::from_chars

한 줄을 std::getline으로 읽은 뒤 그 안의 숫자를 값으로 바꿀 때는 C++17의 <charconv>에 있는 std::from_chars를 쓸 수 있습니다. std::from_chars(first, last, value)는 [first, last)의 글자를 읽어 value에 담고, 처음으로 형식에 맞지 않는 글자를 가리키는 ptr과 오류를 나타내는 ec를 함께 돌려줍니다. 숫자가 하나도 없으면 ec가 std::errc::invalid_argument, 범위를 넘으면 std::errc::result_out_of_range이고, 두 경우 모두 value는 바뀌지 않습니다. 그래서 ec가 비어 있고 ptr이 last와 같은지까지 보면, 그 줄이 정확히 숫자 하나였는지를 확인할 수 있습니다.

스트림의 >>와 달리 std::from_chars는 로캘(locale)의 영향을 받지 않고, 메모리를 할당하지 않으며, 예외도 던지지 않습니다. 대신 앞의 공백을 건너뛰지 않고 맨 앞의 + 부호도 받아들이지 않으므로, " 42"나 "+42"는 숫자로 읽히지 않습니다. 파일의 형식이 이런 표기를 허용한다면 바꾸기 전에 직접 다듬어야 하며, 자세한 규칙은 cppreference의 std::from_chars에 있습니다.

상태 플래그와 읽기가 멈춘 이유

스트림은 지금까지의 작업 결과를 상태 플래그로 기억합니다.

clear()는 플래그를 지우고, rdstate()는 현재 플래그 전체를 돌려줍니다. 아래 그림처럼 읽기 루프는 읽기의 성공만으로 계속할지 정하고, 루프가 끝난 뒤에 bad, eof, fail의 순서로 멈춘 이유를 해석합니다. bad를 먼저 보는 것은 가장 심각한 오류이기 때문이고, eof일 때는 마지막 레코드가 완전했는지를 따로 확인합니다.

형식 오류로 실패한 뒤 다시 읽으려면 clear()만으로는 부족합니다. clear()는 플래그만 지울 뿐, 읽지 못한 글자는 입력에 그대로 남아 있습니다.

abc 42

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

int main() {
    std::ifstream in("word.txt");
    if (!in.is_open()) {
        std::cerr << "cannot open word.txt\n";
        return 1;
    }

    int number;
    if (!(in >> number)) {
        std::cout << "not a number\n";
        in.clear();
        std::string token;
        in >> token;
        std::cout << "skipped " << token << '\n';
    }
    if (in >> number) {
        std::cout << "number " << number << '\n';
    }
}

not a number
skipped abc
number 42

abc는 정수로 읽을 수 없어 failbit가 설정되고, clear()로 플래그를 지운 뒤 같은 abc를 문자열로 읽어 넘깁니다. 그다음에야 42를 정수로 읽을 수 있습니다. clear() 뒤에 abc를 넘기지 않고 다시 정수를 읽으면 같은 abc에서 또 실패하므로, 이런 코드를 루프 안에 두면 끝나지 않습니다.

정리

• std::ifstream은 파일이 없으면 열기에 실패하므로, 읽기 전에 is_open()으로 확인합니다.
• >>는 공백과 줄바꿈을 건너뛰고 값을 읽으며, while (in >> a >> b)는 모든 값을 읽은 경우에만 본문을 실행합니다.
• std::getline은 한 줄을 읽고 줄바꿈은 버리며, 셋째 인자로 다른 구분 문자를 줄 수 있습니다.
• >> 다음에 getline을 부르려면 ignore나 std::ws로 남은 줄바꿈을 처리하며, 둘은 받아들이는 형식이 다릅니다.
• 루프가 끝난 뒤 bad, eof, fail로 멈춘 이유를 구분하고, eof만으로 마지막 레코드가 완전했다고 판단하지 않습니다.
• clear()는 플래그만 지우므로, 다시 읽기 전에 문제가 된 입력을 소비해야 합니다.

연습 문제

1. 값이 빠진 마지막 레코드

numbers.txt의 둘째 줄을 200 Jane으로 바꾸면 read_tokens.cpp는 무엇을 출력하나요? 마지막 줄이 정상 종료 메시지라면 둘째 레코드가 완전했다고 볼 수 있나요?

2. 공백과 빈 줄이 있는 이름

user_data.txt의 내용이 100, Alice Wonderland(앞에 공백 두 개), 200, 빈 줄의 네 줄이라면 mix_token_and_line.cpp가 읽는 두 이름은 무엇인가요? std::ws를 쓰는 방식으로 바꾸면 어떻게 되나요?

3. 지우기만 한 상태

recover_format_error.cpp에서 in >> token;을 지우면 출력은 어떻게 되나요?

다음 글 텍스트 파일 쓰기에서는 std::ofstream으로 파일에 글자를 쓰고, 열기 모드와 출력 버퍼, 쓰기 오류를 확인하는 방법을 다룹니다.