StreamIterator

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http://www.devx.com/getHelpOn/10MinuteSolution/20410

1. 대량의 입출력 작업을 스트림 반복자로 처리하기
2. 문제
3. 해결방법
4. 문제 샘플
5. 스트림 반복자 사용하기
6. 컨테이너를 덤프하기
7. 스트림 데이터를 컨테이너에다 쓰기
8. 반복자에 대한 반복

1 대량의 입출력 작업을 스트림 반복자로 처리하기

대량 입출력 작업은 성능 문제와 리소스 할당 문제 때문에 꽤나 노력이 들어가는 작업이다. 예를 들어 컨테이너 안에 있는 내용들을 디버깅을 위해 cout 뿐만 아니라, 파일에도 기록해야 한다고 해보자. 아마도 하드코딩이 필요할 것이다. 다른 곳에서는 쓸 일도 없고, 수정하기도 용이하지 않는 코드들이다. 이런 작업은 지루하고, 시간을 많이 잡아먹으며, 복잡하다.

다행히도 <iterator> 라이브러리를 이용하면, 데이터가 나오는 원본과 그 데이터를 어디 -- 파일, 다른 컨테이너, 표준 입력, 표준 출력 등등 -- 에 기록하는지에 대해 신경쓰지 않고 작업할 수 있다. 각각의 데이터 원본과 대상의 특수성을 고려하지 않아도 된다는 말이다.

스트림 반복자를 이용하면, 시스템에서 모든 IO 작업이 한번에 이루어지는 것처럼 최적화를 할 수 있다. 더 중요한 것은 스트림 반복자를 이용하면 데이터 원본과 데이터를 기록할 대상을 마음대로 바꿀 수 있다는 점이다.

<iterator> 라이브러리를 이용해, 애플리케이션 제작에 들어가는 들어가는 노력은 줄이면서, 디자인과 성능은 끌어올려보자.

2 문제

어떻게 하면 데이터를, 컨테이너/파일/스트림 간에, 효율적으로, 그리고 통일된 방법으로 전달할 수 있을까?

3 해결방법

istream_iterator, ostream_iterator를 순차적 입출력을 위해 사용한다.

4 문제 샘플

정수를 cin으로부터 입력받아 vector에다 기록하는 프로그램을 생각해 보자. 별로 경험이 없는 프로그래머가 구현한다면 대충 아래와 같을 것이다.



#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    int num=0;
    vector<int> vi;
    while(true)
    {
        cout << "enter a number; 999 to quit: " << endl;
        cin >> num;
        if(num==999)
            break;
        vi.push_back(num);
    }
}

이와 같은 구현 방법으로도 주어진 문제를 해결하는 데 지장은 없다. 그러나 코드가 너무 길고, 비효율적이며, 유연하지 못하다. 모든 데이터를 한번에 읽어들여, vector에다 쓴다면 훨씬 나을 것이다. 바로 이런 일이 스트림 반복자가 하는 일이다.

5 스트림 반복자 사용하기

반복자는 포인터와 매우 비슷하게 동작한다. 반복자의 값을 증가시키면, 배열에 있는 다음 값을 가르키게 하고, 반복자를 역참조(dereferencing)하면, 현재 가르키고 있는 값을 알아낼 수 있다. 스트림 반복자는 cin, cout과 같은 스트림 뿐만 아니라, <sstream>이나 <fstream> 같은 스트림도 다룰 수 있게 해준다. 결과적으로 각종 STL 알고리즘과 컨테이너를 이들 스트림과 섞어 쓸 수 있다는 말이다.

ostream_iterator를 이용해 cout에다가 데이터를 쓰는 방법의 예제다.



#include <iterator>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    ostream_iterator<int> os(cout); //bind iterator to cout
    *os=10; //causes cout<<10
    os++; //prepare for the next output operation
    *os=5; //cout<<5
}

반복자를 역참조한 다음, 값을 할당하면, "cout << value;" 구문이 실행된다. os++ 구문은 다음 출력 작업을 준비한다.

스트림 반복자가 이 프로그램의 디자인을 얼마나 간단하게 만드는지 보라. 수정한 버전은 copy() 알고리즘과 스트림 반복자를 사용해, 표준 입력에서 데이터를 받아들인 다음, 표준 출력에다가 출력한다.



#include <algorithm> //std::copy()
#include <iterator>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    std::copy(istream_iterator<int> (cin),
        istream_iterator<int> (),
        ostream_iterator<int> (cout, " "));
}

copy 함수에 첫번째 인자는 표준입력의 시작을 가르킨다. 즉 정수를 읽어드릴 스트림의 시작점이다. 이 반복자의 값을 증가시킨다는 말은, 다음 정수로 넘어간다는 말이다. 여기에서 흥미있는 질문이 나온다. 입력의 끝은 어떻게 표시하는가? 이런 목적을 위해 istream_iterator<int>()라는 특별한 반복자를 사용한다. 모든 표준 컨테이너와 알고리즘은 이 반복자 객체를 입력 스트림의 끝으로 간주한다. 마지막으로 ostream_iterator<int> (cout, " ")는 표준 출력에 묶인 반복자다. 정수가 쓰여질 반복자 말이다. " " 인수는 옵션이다. 각각의 정수를 구분하기 위해 출력될 문자열이다.


스트림은 같은 타입의 데이터가 연속적으로 배열되어 있는 것을 말한다. int, double, string, complex, 뭐라도 상관없으나, 다른 타입의 데이터가 연속적으로 들어가 있으면 안 된다.


이 프로그램은 스페이스나 탭으로 분리되어 있는 정수들을 읽어들인다. 위 프로그램을 실행하면 아래와 같은 모양이 된다.


그림 1. 일반적인 입력 세션

CTRL-Z 또는 CTRL-N을 누르면 입력 세션을 끝내고, 출력을 실행한다.


그림 2. 입력이 끝나고 출력이 나오는 모습

숫자들이 스페이스로 구분되어 출력되는 모습을 볼 수 있다. 구분자를 "\n" 문자열로 바꾸면 아래와 같은 내용이 출력된다.


그림 3. 구분자로 "\n"을 준 경우

6 컨테이너를 덤프하기

"GUI 기반의 프로그램은 cin, cout을 사용할 수 없는데 이것들이 다 무슨 소용이냐?"라고 묻는 사람이 있을 것이다. 스트림 반복자의 강력함을 보여주기 위해 좀 더 현실적인 예제, 즉 컨테이너 안에 있는 내용을 cout 뿐만 아니라 파일에도 출력하는 예제를 보여주겠다.



void func()
{
    vector<int> vi(10,35); //fill with 10 int of the value 35
    //write contents of vi to cout, each number on a new line
    std::copy(vi.begin(),
        vi.end(),
        ostream_iterator<int> (cout, "\n"));
}

func() 함수는 copy() 알고리즘을 이용해 vector 안에 있는 내용을 cout에다 출력한다. copy() 함수와 첫번째와 두번째 인자는 입력의 시작과 끝을 나타낸다. 이 함수의 출력은 다음과 같다.


Figure 4. func() 함수 출력

컨테이너 안에 있는 내용을 파일에다 기록하는 것도 비슷하다.



void f(const vector<int> &vi)
{
    //open a file in write mode
    ofstream vi_dump("vi.txt");
    if (!vi_dump) //failure?
    {
        cerr<<"couldn't open file";
        exit(1);
    }
    copy(vi.begin(),
        vi.end(),
        ostream_iterator<int> (vi_dump, " "));
}

copy() 함수 세번째 인자인 ostream_iterator 객체가 파일 객체에 묶인 것을 볼 수 있다. 결과적으로 copy() 알고리즘은 파일에다가 컨테이너 안에 있는 내용을 기록하게 된다.

7 스트림 데이터를 컨테이너에다 쓰기

파일에서 데이터를 읽어 컨테이너에다 집어넣는 것 또한 쉽다.



#include<vector>
#include<fstream>
#include<algorithm>
#include<cstdlib>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;//vector to be filled
    ifstream vi_dump("vi.txt"); //open for read
    if (!vi_dump)
    {
        cerr<<"couldn't open file";
        exit(1);
    }
    copy(istream_iterator<int> (vi_dump),
        istream_iterator<int> (),
        back_inserter(vi));
}

copy() 함수는 파일에서 데이터를 읽어 벡터에다 집어넣는다. back_inserter(vi) 반복자는 특별한 반복자로서, vector에 새로운 데이터가 들어갈 때마다 새로운 공간을 확보한다.

8 반복자에 대한 반복

스트림 반복자를 사용해 본 적이 없다면, 이런 작업들이 마술 같아 보일 수도 있다. 하지만 이 모든 것은 순환적으로 동작한다.


1. 데이터 원본을 입력 스트림으로서, 대상을 출력 스트림으로서 다룬다.
   
2. 이 스트림들을 가르키는 반복자를 생성한다.
   
3. 원본에서 대상으로 데이터를 전송하기 위해 알고리즘 또는 컨테이너를 사용한다.
   
   
간단함을 위해 위 예제들에서는 copy() 알고리즘만을 사용했으나, transform(), find(), replace()와 같은 알고리즘들도 얼마든지 사용가능하다.

• see also STL
  

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