[C언어 기초] 문자와 문자열

1.  문자 자료형의 특징

- 정수 자료형인 char를 이용해서 문자 한개를 저장한다. 정수 자료형이므로 덧셈 뺄셈도 가능하다.

- 정수는 숫자를 의미하는데 이를 어떻게 문자로 변환하냐면 바로 아스키 코드를 통해 변환하여 사용한다.

- 0은 48, A는 65, a는 97 정도만 외울 것을 권장하고 있으니 외우고 넘어가자. 

- C언어에서 문자는 ''(작은 따옴표)로 묶어서 표현한다.

- 작은 따옴표는 문자 하나만 묶을 수 있고, 두개 이상은 묶을 수 없다.

 

2.  문자 함수

**들어가기전에 C 프로그램에서는 키보드, 모니터와 같은 대부분의 콘솔 장치는 자동으로 열리는 파일처럼 다뤄진다.
따라서, C언어에서는 stdin 표준 스트림을 통해 입력 장치를 다루고, stdout 표준 스트림을 통해 출력 장치를 다루게 된다.

***스트림(stream)이란?
- 실제의 입력이나 출력이 표현된 데이터의 이상화된 흐름을 의미한다. 즉, 스트림은 운영체제에 의해 생성되는 가상의 연결고리를 의미한다.

출처: http://www.tcpschool.com/c/c_string_io

C언어에서 파일과의 연결을 위한 스트림은 사용자가 직접 생성하고 소멸시켜야 한다.
하지만 콘솔 장치에 대한 스트림은 프로그램 실행 시 자동으로 생성되며, 프로그램 종료 시 자동으로 소멸한다.

출처: http://www.tcpschool.com/c/c_string_io

- 본론보다 서론이 길었으나, 여튼 getchar() 함수로 표준 입력 스트림인 키보드로부터 하나의 문자를 입력받을 수 있다.

- 그리고, scanf() 함수와 서식지정자 %c를 통해 콘솔창에서 사용자로부터 입력 받을 수도 있다.

- printf() 함수와 서식 지정자 %c를 통해 문자를 출력할 수 있다.

- 이때 이용될 수 있는 특이 변수는 EOF ( End Of File )이다. 이 값은 실제로 -1을 나타낸다. C언어는 운영체제와 관계없이 이 변수를 이용하여 파일의 끝에 도달 했을 때 특별한 값을 반환하도록 하게 되어있다. (윈도우에서는 Ctrl+Z 후 Enter하면 발생됨)

 

3.  문자와 버퍼

- C언어에서는 위에서 본 표준 입출력 함수를 사용할 때에 버퍼(buffer)라는 임시 메모리 공간을 사용하게 된다.

출처 : http://www.tcpschool.com/c/c_io_console

- 이 버퍼라는 것을 사용하면서 얻는 장점은 

a. 문자를 하나씩 전달하는 것이 아닌 묶어서 한 번에 전달하므로, 전송 시간이 적게 걸려 성능이 향상된다.

b. 사용자가 문자를 잘못 입력했을 경우 수정을 할 수가 있다.

- 단점은 빠른 반응이 요구되는 프로그램과 같은 곳에 키를 누르는 즉시 바로 전달되어야하는 곳에는 적절치 못하다는 점이다.

A. 버퍼링의 방식

 -- 완전 버퍼링( fully bufffered)

 -- 라인 버퍼링( line-buffered)

 

-완전 버퍼링은 버퍼가 가득 차면 버퍼 안의 내용을 목적지로 보내는 방식이다. 이 방식은 보통 파일 입출력에서 사용된다.

 

-라인 버퍼링은 입력된 문자 중 개행 문자가 나타날 때마다 버퍼 안의 내용을 목적지로 보내는 방식이다. 이 방식은 보통 키보드 입력에서 사용된다.

-이러한 입력 작업뿐만 아니라 printf() 함수 등을 통해 모니터에 데이터를 출력할 때도 버퍼를 사용한다.

출력하고자 하는 데이터는 일단 출력 버퍼에 저장되었다가 출력 스트림을 통해 모니터로 전송된다.

그래서 발생되는 오류가 있다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[20]; 
    char c[20];
    scanf("%s", a);
    printf("%s\n", a);
    scanf("%s", c);
    printf("%s\n",c);
    return 0;
}
///
입력: Hello World
출력:
Hello
World
///

이 코드의 결과는 하나만 입력해도 다음 변수 안 받아버리고 그냥 첫번째 받은 변수의 뒷 덩어리 글자를 출력해주고는 끝내버린다.

왜그럴까? 바로 버퍼의 문제다.

scanf() 함수는 띄어쓰기, 개행, 탭 등 공백문자를 기준으로 데이터를 구분해서 가져오기때문에 a 변수에는 Hello까지의 문자열이 저장이 되고, 버퍼에는 World문자열이 남아있는 상태가 되는 것이다. 그리고 c에 World가 저장이 되고, 그다음 \n가 나와서 저장이 끝나게 되는 것이다.

-- 해결점

- 출력 버퍼를 지우는 함수 : fflush(stdout) ; 강제로 출력버퍼에 남아있는 데이터들을 출력 스트림으로 이동시키는 것이다.

- 입력 버퍼 지우기 : getchar()함수 이용한 방식

*getchar() 함수는  최종 사용자가 입력한 스트림에서 하나의 문자 아스키 코드 값을 얻어오는 함수다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[20]; 
    char c[20];

    fputs("Type first word : ", stdout); //표준 출력 스트림 관련: stdout
    fgets(a,sizeof(a),stdin); // 표준 입력 스트림 관련: stdin

    // 개행 문자를 만나면 입력을 멈추므로 입력 버퍼를 비운다.
    while (getchar() != '\n' ) {}

    fputs("Type second word: ", stdout);
    fgets(c,sizeof(c),stdin);

    printf("first word : %s\n",a);
    printf("second word : %s\n",c);
    return 0;
}
///
결과
 
Type first word : Hello

Type second word: World
first word : Hello

second word : World
///

---

1. 문자열 개념

- 문자열은 문자들의 배열을 뜻한다.

- 문자열은 컴퓨터 메모리 구조상 마지막에 널(NULL) 값을 포함한다.

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
H	E	L	L	O		W	O	R	L	D	\0

출력 => HELLO WORLD

따라서, 출력 자체에는 포함되지는 않지만 메모리 구조상에는 NULL값이 포함되므로 출력시 문자열의 끝을 나타내는 구분자로서 중요한 역할을 하게된다.

 

2. 문자열과 포인터

- 문자열 형태로 포인터를 사용하면 포인터에 특정한 문자열의 주소를 넣게 된다. = 이걸 문자열 리터럴이라고 한다.

- 문자열을 사용할 때는 또 " "(큰 따옴표)로 묶은 문자열만 할당해야한다. 그리고 문자열을 출력할때는 서식지정자를 %s를 사용한다.

- 예제로서 문자열을 포인터로 지정하는 것과 그냥 문자로 변수에 저장해서 출력하는 것의 차이를 보여주도록 하겠다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char *a = (char*)"Hello World";
    char b = (char)'Test';
    printf("%s\n", a);
    printf("%c\n",b);
    return 0;
}

///
출력
Hello World
t
///

ISO C++11 does not allow conversion from string literal to 'char *' [-Wwritable-strings]

라고 뜨길래 검색해서 형변환 시켜주었다. 

- 결과에서 보다시피 아무리 문자 변수에 여러 글자를 집어넣으려 해봐도 할당된 메모리가 1Byte기 때문에 출력도 1개만된다.

- 그리고 할당된 숫자 12를 보면 역시 실제로 NULL값이 포함된 자릿값이라는 것을 알 수 있다.

- 하지만 포인터에 문자열을 집어넣은 상태로서 a[1] 이런식으로 인덱스로 문자에 접근할 수 있다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char *a = (char*)"Hello World";
    printf("%c\n", a[1]);
    printf("%c\n", a[4]);
    printf("%c\n", a[9]);
    return 0;
}
///
출력
e
o
l
///

- 이렇게 문자열 리터럴로 문자열을 사용할 때의 특징은 인덱스로 접근은 가능하지만, Read-Only라서 값 변경은 안된다는 것이다.

 

3. 문자열과 배열

- 배열 형태로 문자열을 저장해서 인덱스로 접근하여 값 변경까지 할수 있다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[13] = "Hello World";
    printf("%s\n", a);
    return 0;
}
///
출력
Hello World
///

- 크기가 13인 char형 배열을 선언함과 동시에 문자열을 할당하고, %s로 문자열을 출력했다.

- 문자열 리터럴과는 달리 배열요소 각 하나 하나 마다 문자가 저장되고, 이때 남는 공간에는 NULL로 채워지게된다.

- 주의해야할 점은 배열만 먼저 선언 후에 문자열 지정을 하면 일이 골치아파 질 수 있다. 

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[13];
    a[0] = 'H';
    a[1] = 'e';
    ...
    return 0;
}

이런식으로 하나하나 지정해줘야하기 때문이다.

- 그리고 또 주의해야할 점은 문자 끝에 NULL로 끝나는 것을 생각해서 배열의 크기를 할당해야하기 때문에, 지금 예제의 경우 최소 12여야한다는 뜻이다. 더 적은 크기에 할당을 하려해도 되긴 되겠지만 출력시 올바르게 나오지 않을 것이다.

- 인덱스 접근 후 수정 예제

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[13] = "Hello World";
    a[0] = 'U';
    printf("%s\n", a);
    return 0;
}
///
출력
Uello World
///