#11. [모던 C++ STL] 입출력

• (C++11~) vscanf(), snprintf(), vsnprintf()가 추가되었습니다.
• (C++11~) hexfloat(), defaultfloat(), get_money(), put_money(), get_time(), put_time()이 추가되었습니다.
• (C++11~) 예외가 추가되었습니다.
• (C++14~) quoted()가 추가되어 stringstream 으로 입출력시에 공백, 이스케이프 등을 유지시켜 줍니다.
• (C++20~) basic_syncbuf, basic_osyncstream, syncbuf, wsyncbuf, osyncstream, wosyncstream가 추가되어 쓰레드 내에서도 뒤섞이지 않도록 해줍니다.
• (C++20~) emit_on_flush(), noemit_on_flush()가 추가되었습니다.
• (C++20~) u8streampos가 추가되었습니다.

C스타일 입출력

항목	내용
FILE	(작성중)
fpos_t	(작성중)
stdin stdout stderr	(작성중)
fopen()	(작성중)
freopen()	(작성중)
fclose()	(작성중)
fflush()	(작성중)
fwide()	(작성중)
setbuf()	(작성중)
setvbuf()	(작성중)
fread()	(작성중)
fwrite()	(작성중)
fgetc(), getc() fgetwc(), getwc()	(작성중)
fgets() fgetws()	(작성중)
fputc(), putc() fputwc(), putwc()	(작성중)
fputs() fputws()	(작성중)
getchar() getwchar()	(작성중)
gets() (~C++11)	stdin으로부터 문자열을 읽습니다.
putchar() putwchar()	(작성중)
puts()	(작성중)
ungetc() ungetwc()	(작성중)
scanf() fscanf() sscanf() wscanf() fwscanf() swscanf()	(작성중)
vscanf() (C++11~) vfscanf() (C++11~) vsscanf() (C++11~) vswscanf() (C++11~) vfwscanf() (C++11~) vsscanf() (C++11~)	(작성중)
printf() fprintf() sprintf() snprintf() (C++11~) wprintf() fwprintf() swprintf()	(작성중)
vprintf() vfprintf() vsprintf() vsnprintf() (C++11~) vwprintf() vfwprintf() vswprintf()	(작성중)
ftell()	(작성중)
fgetpos()	(작성중)
fseek()	(작성중)
fsetpos()	(작성중)
rewind()	(작성중)
clearerr()	(작성중)
feof()	(작성중)
ferror()	(작성중)
perror()	(작성중)
remove()	(작성중)
rename()	(작성중)
tmpfile()	(작성중)
tmpnam()	(작성중)
EOF	(작성중)
FOPEN_MAX	(작성중)
FILENAME_MAX	(작성중)
BUFSIZ	(작성중)
_IOFBF, _IOLBF, _IONBF	(작성중)
SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END	(작성중)
TMP_MAX	(작성중)
L_tmpnam	(작성중)

추상 개체

항목	내용
ios_base	(작성중)
basic_ios	(작성중)
basic_streambuf	(작성중)
basic_ostream	(작성중)
basic_istream	(작성중)
basic_iostream	(작성중)

파일 입출력

항목	내용
basic_iostream	(작성중)
basic_ifstream	(작성중)
basic_ofstream	(작성중)
basic_fstream	(작성중)

문자열 입출력

항목	내용
basic_stringbuf	(작성중)
basic_istringstream	(작성중)
basic_ostringstream	(작성중)
basic_stringstream	(작성중)

배열 입출력

항목	내용
basic_spanbuf (C++23~)	(작성중)
basic_ispanstream (C++23~)	(작성중)
basic_ospanstream (C++23~)	(작성중)
basic_spanstream (C++23~)	(작성중)
strstreambuf (~C++98)	(작성중)
istrstream (~C++98)	(작성중)
ostrstream (~C++98)	(작성중)
strstream (~C++98)	(작성중)

스트림 기반 타입

항목	내용
ios	basic_ios<char>
wios	basic_ios<wchar_t>
wstreambuf	basic_streambuf<wchar_t>
istream	basic_istream<char>
wistream	basic_istream<wchar_t>
iostream	basic_iostream<char>
wiostream	basic_iostream<wchar_t>
ostream	basic_ostream<char>
wostream	basic_ostream<wchar_t>
filebuf	basic_filebuf<char>
wfilebuf	basic_filebuf<wchar_t>
ifstream	basic_ifstream<char>
wifstream	basic_ifstream<wchar_t>
ofstream	basic_ofstream<char>
wofstream	basic_ofstream<wchar_t>
fstream	basic_fstream<char>
wfstream	basic_fstream<wchar_t>
stringbuf	basic_stringbuf<char>
wstringbuf	basic_stringbuf<wchar_t>
istringstream	basic_istringstream<char>
wistringstream	basic_istringstream<wchar_t>
ostringstream	basic_ostringstream<char>
wostringstream	basic_ostringstream<wchar_t>
stringstream	basic_stringstream<char>
wstringstream	basic_stringstream<wchar_t>
spanbuf (C++23~)	basic_spanbuf<char>
wspanbuf (C++23~)	basic_spanbuf<wchar_t>
ispanstream (C++23~)	basic_ispanstream<char>
wispanstream (C++23~)	basic_ispanstream<wchar_t>
ospanstream (C++23~)	basic_ospanstream<char>
wospanstream (C++23~)	basic_ospanstream<wchar_t>
spanstream (C++23~)	basic_spanstream<char>
wspanstream (C++23~)	basic_spanstream<wchar_t>

사전 정의된 표준 스트림 개체

항목	내용
cin, wcin	istream개체로서 표준 입력을 받습니다.
cout, wcout	ostream개체로서 표준 출력을 합니다.
cerr, wcerr	(작성중)
clog, wclog	(작성중)

서식 조정자

기존에는 개체의 내용을 서식화할때 C스타일 입출력의 printf() 계열에서 %d, %s등을 이용한 방법이 있었는데요, 기본 타입만 지원하는 한계가 있었습니다.

C++에서는 <<과 >>를 연산자 오버로딩하여 사용자 정의 타입을 서식화 할 수 있으며, 기본 타입은 서식 조정자를 통해 서식화 합니다.

항목	내용	서식 플래그
ends()	널문자를 출력합니다.
endl()	\n을 출력합니다.
resetiosflags()	설정값을 초기화 합니다.
setiosflags()	(작성중)
boolalpha() noboolalpha()	bool 출력시 1, 0으로 출력(기본값)할지, true, false할지 지정합니다.	boolalpha
showpoint() noshowpoint()	소수점 이하 값이 없는 경우 소수점 이하 표시 여부입니다.	showpoint
showpos() noshowpos()	양수인 경우 +의 표시 여부입니다.	showpos
setfill()	빈 공간을 주어진 문자로 채웁니다.
left() right() internal()	왼쪽/오른쪽 정렬을 합니다. internal()은 오른쪽 정렬을 하지만, 부호 표시와 숫자 사이를 띄웁니다.	left, right, internal(left|right|internal)
dec() hex() oct()	10진수, 8진수, 16진수로 표시합니다.	dec, oct, hex, basefield(dec|oct|hex)
showbase() noshowbase()	0(8진수), 0x(16진수)의 진법 접두어를 표시합니다.	showbase
uppercase() nouppercase()	16진수나 부동 소수점의 지수 표기(e)에서 사용하는 알파벳을 대문자로 표시합니다.	uppercase
setprecision()	소수점이하 정밀도 입니다.
setw()	최소 너비 입니다.
fixed() scientific() hexfloat() (C++11~) defaultfloat() (C++11~)	부동 소수점을 고정폭으로 할지, 지수로 할지, 16진수로 할지 디폴트(상황에 따라 지수나 고정폭으로 표시합니다)로 할지 지정합니다.	fixed, scientific, floatfield(fixed|scientific)
skipws() noskipws()	(작성중)	skipws
unitbuf() nounitbuf()	(작성중)	unitbuf
ws()	(작성중)
flush()	(작성중)
emit_on_flush() (C++20~) noemit_on_flush() (C++20~)	(작성중)
flush_emit()	(작성중)
setbase()	(작성중)
get_money() (C++11~)	(작성중)
put_money() (C++11~)	통화 유형에 맞춰 표시합니다.
get_time() (C++11~)	(작성중)
put_time() (C++11~)	(작성중)
quoted() (C++14~)	stringstream 으로 입출력시에 공백, 이스케이프 등을 유지시켜 줍니다.

서식을 변경하면 스트림에 해당 정보가 저장되어 다음번에도 서식이 적용됩니다.

따라서 다음과 같이 resetiosflags()를 이용하여 서식을 초기화해야 합니다. 서식 플래그가 없는 항목은 초기값을 재설정합니다.

std::cout << 100 << std::endl; // 100 기본적으로 양수인 경우 +를 표시하지 않습니다.
std::cout << std::showpos << 100 << std::endl; // +100 showpos를 사용하여 +를 표시합니다.
std::cout << 100 << std::endl; // +100 기본 형태로 사용해도 +를 표시합니다.

std::cout << std::resetiosflags(std::ios_base::showpos); // showpos 설정을 초기화합니다.
std::cout << 100 << std::endl; // 100을 표시합니다.

다음은 서식화의 사용예입니다.

std::cout << true << std::endl; // 기본적으로 0, 1로 표시합니다.
std::cout << std::boolalpha << true << std::endl; // true, flase로 표시합니다.
std::cout << std::noboolalpha << true << std::endl; // 0, 1로 표시합니다.

std::cout << std::showpoint << 3. << std::endl; // 3.00000 소수점을 표시합니다.
std::cout << std::noshowpoint << 3. << std::endl; // 3 소수점을 표시하지 않습니다.

std::cout << std::showpos << 100 << std::endl; // +100 으로 표시합니다.
std::cout << std::noshowpos << 100 << std::endl; // 100 으로 표시합니다.

std::cout << std::resetiosflags(std::ios_base::boolalpha | std::ios_base::showpoint | std::ios_base::showpos);

std::cout << std::left << std::setfill('*') << std::setw(5) << -10 << std::endl; // -10**
std::cout << std::right << std::setfill('*') << std::setw(5) << -10 << std::endl; // **-10
std::cout << std::internal << std::setfill('*') << std::setw(5) << -10 << std::endl; // -**10 

std::cout << std::resetiosflags(std::ios_base::adjustfield); 
std::cout << std::setfill(' '); // fill은 서식 플래그가 없어서 초기값을 설정합니다. 

// 0XAB를 표시합니다.
std::cout 
    << std::hex // 16진수로 표시합니다.
    << std::showbase // `0`(*8진수*), `0x`(*16진수*)의 진법 접두어를 표시합니다.
    << std::uppercase // 16진수나 부동 소수점의 지수 표기(`e`)에서 사용하는 알파벳을 대문자로 표시합니다.
    << 0xab 
<< std::endl;   

std::cout << std::resetiosflags(std::ios_base::hex | std::ios_base::showbase | std::ios_base::uppercase);
    
// [][][]3.142을 표시합니다.(앞쪽 공백 3개)
std::cout
    << std::setw(8) // 최소 너비입니다.
    << std::setprecision(4) // 소수점을 포함한 소수점 이하 자리수입니다.
    << 3.141592
<< std::endl; 

std::cout << std::setw(0) << std::setprecision(6); // setw, setprecision은 서식 플래그가 없어서 초기값을 설정합니다. 

(C++20~) format(), format_to(), format_to_n()이 추가되어 %d, %s 처럼 간편하고, << 처럼 확장성 있는 서식화 방법을 지원합니다.
(C++20~) 표준 서식 지정자가 추가되어 채움, 정렬, 부호, 너비, 정밀도를 지정할 수 있습니다.

타입

항목	내용
streamoff	(작성중)
streamsize	(작성중)
fpos	스트림이나 파일에서의 절대 위치를 나타냅니다. * streampos : fpos<char_traits<char>::state_type> * wstreampos : fpos<char_traits<wchar_t>::state_type> * u8streampos (C++20~) : fpos<char_traits<char8_t>::state_type> * u16streampos (C++11~) : fpos<char_traits<char16_t>::state_type> * u32streampos (C++11~) : fpos<char_traits<char32_t>::state_type>

(C++11~) 예외

항목	내용
io_errc (C++11~)	(작성중)
iostream_category (C++11~)	(작성중)

(C++20~) 동기화 출력

쓰레드에서 std::cout << a << b << std::endl와 같이 <<을 여러개 사용해서 출력하면, 각 쓰레드가 출력하면서 뒤섞이게 됩니다.(thread 참고) 따라서, mutex를 사용해야 했는데요,

C++20 부터는 basic_syncbuf, basic_osyncstream가 추가되어 쓰레드 내에서도 뒤섞이지 않도록 해줍니다.

항목	내용
basic_syncbuf (C++20~)	여러개의 << 출력을 단일 출력으로 변경해 줍니다.
basic_osyncstream (C++20~)	basic_syncbuf에 기반하여 쓰레드에서 출력한 내용들이 뒤섞이지 않게 합니다.
syncbuf (C++20~)	basic_syncbuf<char>
wsyncbuf (C++20~)	basic_syncbuf<wchar_t>
osyncstream (C++20~)	basic_osyncstream<char>
wosyncstream (C++20~)	basic_osyncstream<wchar_t>

다음은 사용예입니다. (아쉽게도 제 환경에서는 osyncstream사용시 실행되지 않는 오류가 있습니다. MinGW-w64(GCC 13.1.0)의 문제일지 다른 문제일지는 좀더 확인해 봐야 할 듯합니다.)

void Message() {
    for(int i{0}; i < 10; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds{50}); // 50밀리초 만큼 쉽니다.
        std::cout << "Message : " << i << std::endl;
    }        
}
// std::cout 시 쓰레드 경쟁에 출력이 뒤섞이지 않도록 뮤텍스를 사용합니다.
std::mutex messageMutex;
void MutexMessage() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(messageMutex);
    for(int i{0}; i < 10; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds{50}); // 50밀리초 만큼 쉽니다.
        std::cout << "MutexMessage : " << i << std::endl;
    }        
}

void SyncMessage() {
    for(int i{0}; i < 10; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds{50}); // 50밀리초 만큼 쉽니다.
        // GCC 13.1.0에서 런타임 오류가 발생합니다.
        // std::osyncstream(std::cout) << "SyncMessage : " << i << std::endl;
    }   
} 
{
    std::thread worker1{Message};
    std::thread worker2{Message};
    worker1.join(); 
    worker2.join(); 
}
{
    std::thread worker1{MutexMessage};
    std::thread worker2{MutexMessage};
    worker1.join(); 
    worker2.join(); 
}  
{
    std::thread worker1{SyncMessage};
    std::thread worker2{SyncMessage};
    worker1.join(); 
    worker2.join(); 
}      

(C++23~) 프린트 함수

항목	내용
print() (C++23~)	(작성중)
println() (C++23~)	(작성중)
vprint_unicode() (C++23~)	(작성중)
vprint_nonunicode() (C++23~)	(작성중)