반복문과 게임 완성하기

추리 게임에서 만든 프로그램은 한 번만 추리하고 끝나며, 숫자가 아닌 것을 입력하면 프로그램이 멈춥니다. 이 글에서는 반복문으로 여러 번 추리하게 하고, 정답을 맞히면 반복을 끝내며, 숫자가 아닌 입력은 버리고 다시 받도록 고쳐 게임을 완성합니다.

반복문으로 여러 번 추리하기

loop 키워드는 끝없이 되풀이하는 반복문을 만듭니다. 입력 안내부터 비교까지를 loop 안으로 옮겨 여러 번 추리할 수 있게 합니다.

use std::cmp::Ordering;
use std::io;

use rand::prelude::*;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => println!("You win!"),
        }
    }
}

loop 안의 코드는 네 칸씩 더 들여썼습니다. 비밀 숫자는 loop 밖에서 한 번만 고르므로 한 게임 동안 그대로이고, 입력을 담을 String은 반복할 때마다 새로 만들므로 이전 회차의 입력이 쌓이지 않습니다. 실행하면 여러 번 추리할 수 있지만, 이번에는 다른 문제가 생깁니다. 프로그램이 끝나지 않습니다.

Ctrl+C를 누르면 언제든 프로그램을 멈출 수 있지만, 그 밖에도 빠져나갈 방법이 하나 있습니다. 앞 글에서 보았듯이 숫자가 아닌 것을 입력하면 parse가 실패해 프로그램이 멈추므로, quit처럼 숫자가 아닌 글자를 입력하면 됩니다. 비밀 숫자가 59였던 실행의 예입니다.

Guess the number!
The secret number is: 59
Please input your guess.
45
You guessed: 45
Too small!
Please input your guess.
60
You guessed: 60
Too big!
Please input your guess.
59
You guessed: 59
You win!
Please input your guess.
quit

thread 'main' (6017887) panicked at src/main.rs:22:47:
Please type a number!: ParseIntError { kind: InvalidDigit }
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

정답을 맞혀 You win!이 나온 뒤에도 다시 입력을 요청합니다. 첫 줄의 괄호 안 숫자는 패닉이 난 스레드의 ID로 실행할 때마다 다릅니다. quit을 입력하자 22번째 줄 47번째 열, 곧 expect를 부른 곳에서 패닉이 났고, expect에 넘긴 메시지 뒤에 parse가 실패한 까닭인 ParseIntError { kind: InvalidDigit }(숫자가 아닌 글자가 있음)이 붙어 나옵니다. 마지막 줄은 환경 변수 RUST_BACKTRACE=1을 주고 실행하면 패닉에 이른 함수 호출의 경로인 백트레이스를 볼 수 있다는 안내입니다. 이렇게 끝나는 것은 의도한 동작이 아니므로, 정답을 맞혔을 때 끝나도록 고칩니다.

정답을 맞힌 후 종료하기

You win! 다음에 break를 넣어, 정답을 맞히면 반복문을 빠져나가게 합니다. 아래는 main 전체가 아니라 loop 안의 match 부분만 보인 것이며, 바뀐 곳은 Ordering::Equal 갈래뿐입니다.

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }

Ordering::Equal 갈래에서 두 문장을 실행해야 하므로, 갈래의 코드를 중괄호로 묶은 블록으로 바꾸었습니다. break는 지금 실행 중인 반복문을 끝내며, 이 loop가 main의 마지막 부분이므로 반복이 끝나면 프로그램도 끝납니다.

잘못된 입력값 처리하기

이제 숫자가 아닌 것을 입력했을 때 프로그램이 멈추지 않고 그 입력만 버린 뒤 다시 묻게 합니다. 아래 그림처럼 입력을 읽는 데 실패하는 경우는 그대로 expect로 멈추고, 숫자로 바꾸지 못한 경우만 이번 회차를 건너뜁니다.

guess를 String에서 u32로 바꾸는 줄을 다음과 같이 고칩니다.

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

expect를 match 식으로 바꾸어, 오류가 나면 멈추는 대신 오류를 처리합니다. parse는 Ok와 Err 배리언트를 가진 Result를 돌려주므로, cmp가 돌려준 Ordering을 다룰 때처럼 match로 각 배리언트에 맞는 일을 정할 수 있습니다.

parse가 문자열을 숫자로 바꾸는 데 성공하면 그 숫자를 담은 Ok를 돌려줍니다. 이 값은 첫 갈래의 패턴 Ok(num)에 맞으며, Ok 안의 숫자가 num이라는 이름에 묶여 갈래의 코드인 num이 그 값을 돌려주므로, 그 숫자가 새로 만든 guess에 들어갑니다. 실패하면 오류 정보를 담은 Err를 돌려주는데, 이 값은 Ok(num)에는 맞지 않고 둘째 갈래의 Err(_)에 맞습니다. 밑줄 _는 어떤 값이든 받아들이는 패턴이므로 Err(_)는 안에 어떤 정보가 있든 모든 Err에 맞으며, 갈래의 코드인 continue는 반복문의 다음 회차로 넘어가 다시 입력을 받습니다.

이번에는 비밀 숫자가 61이었던 실행에서 foo를 입력해 봅니다.

Guess the number!
The secret number is: 61
Please input your guess.
10
You guessed: 10
Too small!
Please input your guess.
99
You guessed: 99
Too big!
Please input your guess.
foo
Please input your guess.
61
You guessed: 61
You win!

foo는 숫자로 바뀌지 않으므로 continue로 이번 회차를 건너뛰어, You guessed와 비교 결과 없이 바로 다음 입력 안내가 나왔습니다. 61을 맞히자 You win!과 함께 프로그램이 끝났습니다.

더 깊이: parse가 숫자로 받아들이는 문자열

u32로 바꾸는 parse가 받아들이는 형식은 표준 라이브러리 문서에 정해져 있습니다. 문자열은 선택적인 + 기호 하나와 그 뒤의 10진수 숫자로만 이루어져야 하며, 앞뒤의 공백을 포함해 숫자가 아닌 글자가 하나라도 있으면 오류입니다. 러스트 리터럴에서는 쓸 수 있는 1_000 같은 밑줄도 받아들이지 않습니다. 그래서 +42는 42가 되지만, trim을 거치지 않은 42\n이나 42는 실패합니다.

실패했을 때 돌려받는 ParseIntError는 kind 메서드로 실패한 까닭을 IntErrorKind 값으로 알려 줍니다. 빈 문자열이면 Empty, 숫자가 아닌 글자가 있거나 +, -가 잘못된 자리에 있으면 InvalidDigit, 값이 너무 커서 그 타입에 담을 수 없으면 PosOverflow입니다. 부호 없는 u32는 - 기호를 받지 않으므로 -5는 InvalidDigit이 되고, u32의 최댓값 4294967295를 넘는 5000000000은 PosOverflow가 됩니다. 이 게임은 Err(_)로 모든 실패를 똑같이 다루지만, 입력을 왜 받지 않았는지 사용자에게 알려 주고 싶다면 kind의 값에 따라 메시지를 나눌 수 있습니다.

완성한 코드

마지막으로, 아직 프로그램이 비밀 숫자를 출력하고 있다는 점을 떠올립니다. 만드는 동안 확인하는 데는 편했지만 게임을 망치므로, 비밀 숫자를 출력하던 println!을 지웁니다. 완성한 코드는 다음과 같습니다.

use std::cmp::Ordering;
use std::io;

use rand::prelude::*;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

이것으로 추리 게임이 완성되었습니다. 비밀 숫자는 1부터 100 사이에서 고르지만, 플레이어의 입력은 u32로 바뀌기만 하면 200처럼 그 범위 밖의 숫자도 받아들입니다. 입력을 1부터 100으로 제한하려면 따로 검사해야 하며, 그런 검사를 타입으로 만드는 방법은 panic! 사용 기준에서 다룹니다.

입력이 끝났을 때

완성한 코드는 사람이 터미널에서 계속 입력하는 경우를 생각한 것입니다. 그런데 입력을 파일에서 읽게 하거나, 한 프로그램의 출력을 다른 프로그램의 입력으로 잇는 파이프(pipe)로 넘겨 입력이 끝나는 EOF(end of file)에 이르면 문제가 생깁니다. EOF에서 read_line은 오류가 아니라 읽은 바이트 수가 0인 Ok(0)을 돌려주므로 expect를 그대로 통과하고, 빈 문자열은 숫자로 바뀌지 않아 continue로 다음 회차에 들어갑니다. 다음 회차에서도 다시 Ok(0)이 나오므로, 프로그램은 입력 안내를 끝없이 출력하며 멈추지 않습니다.

다음은 완성한 코드에서 입력을 읽는 부분만 바꾸어, EOF에 이르면 끝나도록 한 프로그램입니다. Cargo.toml은 그대로 씁니다.

use std::cmp::Ordering;
use std::io;

use rand::prelude::*;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        let bytes_read = io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        if bytes_read == 0 {
            println!("Input ended.");
            break;
        }

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

expect가 꺼내 준 읽은 바이트 수를 bytes_read에 받아 두고, 0이면 Input ended.를 출력한 뒤 반복을 끝냅니다. 입력을 읽는 데 실패한 경우는 여전히 expect로 멈춥니다. 빈 줄을 입력한 것은 EOF와 다르다는 점에 주의합니다. 빈 줄에도 줄바꿈 문자가 있어 읽은 바이트 수가 1 이상이므로, 이 경우는 숫자로 바뀌지 않는 입력으로 처리되어 다시 묻습니다.

정리

• loop는 끝없이 되풀이하는 반복문을 만들고, break는 반복문을 끝내며, continue는 이번 회차를 건너뛰고 다음 회차로 넘어갑니다.
• 비밀 숫자는 loop 밖에서 한 번 고르고, 입력을 담을 String은 회차마다 새로 만듭니다.
• match 갈래에서 여러 문장을 실행하려면 중괄호로 블록을 만듭니다.
• expect 대신 match로 Result를 다루면, Ok(num)으로 값을 꺼내고 Err(_)로 실패를 처리할 수 있습니다.
• 패닉 메시지는 패닉이 난 파일과 줄, 열, 그리고 expect의 메시지와 오류의 내용을 보여 줍니다.
• EOF에서 read_line은 Ok(0)을 돌려주므로, 입력이 끝났는지는 읽은 바이트 수로 확인합니다.

연습 문제

1. 정답을 고정하고 따라가기

완성한 코드의 사본에서 비밀 숫자를 고르는 줄만 let secret_number = 42_u32;로 바꾸었습니다. 이 프로그램에 foo, 0, 50, 42를 한 줄씩 차례로 입력하면, 입력 안내와 You guessed는 각각 몇 번 출력되고 비교 결과는 무엇인가요?

2. continue와 break

완성한 코드에서 Err(_) => continue를 Err(_) => break로 바꾸면, 앞의 foo를 입력한 실행은 어떻게 달라지나요?

3. 파이프로 입력하기

EOF 처리를 더한 프로그램에 한 줄 50만 담긴 입력을 파이프로 넘겼고, 비밀 숫자는 73이었습니다. 출력은 어떻게 되나요?

이것으로 1장을 마칩니다. 추리 게임에서 let, match, 메서드, 연관 함수, 외부 크레이트를 처음 써 보았으며, 다음 장의 변수와 가변성부터는 변수와 데이터 타입, 함수 같은 기본 개념을 하나씩 자세히 살펴봅니다.