[C/C++] 문자열(String)

C++

이번 포스팅에서 우리가 배워볼 것은 다음과 같다.

1. 문자열
2. NULL 문자
3. 문자 배열의 초기화 방법 종류
4. 문자열 예제
5. 문자 입출력 라이브러리
6. 문자 처리 라이브러리 함수 & 예제
7. string 클래스

 

1. 문자열

• 문자열(string) : 문자들이 여러 개 모인 것
  • "A"
  • "Hello World!"
  • "변수 score의 값은 %d입니다."
• 문자열 상수
  • "Hello World"
  • "Hong"
  • "string!#$"
  • "guest123"
• 문자열 변수
  • char형 배열

 

2. NULL 문자

• NULL 문자는 문자열의 끝을 나타낸다.
  • "SEOUL" => S / E / O / U / L \n
  • 문자열은 어디서 종료되는지 알 수가 없으므로 표시를 해주어야 한다.

 

3. 문자 배열의 초기화 방법 종류

• 문자 배열 원소들을 중괄호 안에 넣어주는 방법
  • char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\o'};    // \o : !
• 각각의 문자 배열 원소에 원하는 문자를 개별적으로 대입하는 방법
  • str[0] = 'W';
  • str[1] = 'o';
  • str[2] = 'r';
  • str[3] = 'l';
  • str[4] = 'd';
  • str[5] = '\o';
• 문자열 상수를 사용하여 초기화하는 방법
  • char str[6] = "Hello";
• 배열을 크기를 지정하지 않을 때 : 컴파일러가 자동으로 배열의 크기를 초기화 값에 맞추어 설정하는 방법
  • char str[] = "C Bible";    // 배열의 크기는 8이 된다.
• strcpy()를 사용하여 문자열을 문자 배열에 복사하는 방법
  • strcpy(str, "World");

 

4. 문자열 예제

1. 문자열 중 일부 문자 변경하기

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  char str[] = "komputer";
  int i;

  for (i = 0; i < 8; i++) {
    cout << str[i];
  }
  str[0] = 'c';

  cout << endl;

  for (i = 0; i < 8; i++) {
    cout << str[i];
  }
  
  return 0;
}

결과값

5. 문자열 역순

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  char src[] = "Seoul";
  char dst[6];
  int i = 0;

  cout << "원래 문자열 = " << src << endl;

  while(src[i] != 0){
    dst[i] = src[4 - i];
    i++;
  }

  dst[i] = '\0';  // \0 : NULL
  cout << "역순 문자열 = " << dst << endl;
  
  return 0;
}

결과값

6. 문자열 길이 구하기

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  char str[30] = "C language is easy";
  int i = 0;

  while(str[i] != 0) {
    i++;
  }

  cout << "문자열 " << str << "의 길이는 " << i << "입니다." << endl;
  
  return 0;
}

결과값

5. 문자 입출력 라이브러리

0. 들어가기 전 알아야 할 상식

키보드로 문자를 입력하면 모든 문자는 일단 버퍼로 들어가게 된다. 버퍼에 문자가 들어가다가 엔터키(\n)가 입력되는 순간, 버퍼에 있는 모든 문자들이 프로그램으로 간다.

입출력 함수	설명
int getchar(void)	하나의 문자를 읽어서 반환한다.
int getch(void)	하나의 문자를 읽어서 반환한다.(버퍼를 사용하지 않음).
void putchar(int c)	변수 c에 저장된 문자를 출력한다.
void putch(int c)	변수 c에 저장된 문자를 출력한다.(버퍼를 사용하지 않음.)
scanf("%c", &c)	하나의 문자를 읽어서 변수 c에 저장한다.
printf("%c", c)	변수 c에 저장된 문자를 출력한다.

	헤더파일	버퍼사용여부	에코여부	응답성	문자수정여부
getchar()	<stdio.h>	사용함 (엔터키를 눌러 입력됨)	에코	줄단위	가능
getch()	<conio.h>	사용하지 않음	에코하지 않음	문자단위	불가능
getche()	<conio.h>	사용하지 않음	에코	문자단위	불가능

 

1. scanf(), printf() 문자열 입출력 & 예제

• scanf()의 사용법
  • scanf()는 한번에 두 개 이상의 문자열도 받아들일 수 있다.
  • 여기서는 예제로 scanf_s() 함수르 사용할 것이다. scanf()랑 별 차이가 없으며, 오버플로우 공격을 방지 위해서 scanf_s()를 사용하는 것이다.

#include <stdio.h>

int main() {
    char str[10];
    scanf_s("%s", str, sizeof(str));

    char s1[10];
    char s2[10];
    char s3[10];

    // 사용자가 one two three 와 같이 입력하면 s1에는 one이, s2에는 two가, s3에는 three가 할당된다.
    scanf_s("%s%s%s", s1, sizeof(s1), s2, sizeof(s2), s3, sizeof(s3));

    printf("str : %s\n", str);
    printf("s1 : %s\n", s1);
    printf("s2 : %s\n", s2);
    printf("s3 : %s\n", s3);

    return 0;
}

결과값

2. 문자열 수치 변환

문자열 "36.5\0" 을 수치인 36.5로 변환할 수 있다. 대표적으로 scanf() 함수와 <stdlib.h> 라이브러리의 함수가 있다.

scanf() 함수이 경우, 키보드로 "36.5\n"를 입력하면 scanf("%f", x); 를 통해 x 변수에 float 형인 36.5로 변환해준다.

stdlib.h 라이브러리의 경우 아래의 표에 있는 함수로 바꿀 수 있다.

함수	설명
int atoi(const char *str);	str을 int형으로 변환한다.
long atol(const char *str);	str을 long형으로 바꾼다.
double atof(const char *str);	str을 double형으로 변환한다.

 

아래 예제를 통해서 확인해보자.

#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <typeinfo>	// 타입 확인 라이브러리

int main(void) {
    char s[10];
    strcpy_s(s, "2000");

    int a = atoi(s);

    printf("a값 : %d\n", a);
    printf("a의 타입 : %s", typeid(a).name());

    return 0;
}

결과값

 

 

3. gets()와 puts() 문자열 입출력 & 예제

• gets()
  • 표준 입력으로부터 enter키가 나올 때까지 한 줄의 라인을 입력한다.
  • 문자열에 줄바꿈 문자('\n')는 포함되지 않으며 대신에 자동으로 NULL 문자('\o')를 추가한다.
  • 입력 받은 문자열은 buffer가 가리키는 주소에 저장된다.
  • 우리는 이번 포스팅에서 get_s() 함수로 사용할 것이다. get_s() 역시 C 언어에서 안전한 문자열 입력을 위해 사용되는 함수이다. 일반적으로 gets() 함수를 대체하여 사용되는데, gets()는 scanf_s()와 같이 입력 버퍼의 크기를 체크하지 않고 문자열을 입력받아 버퍼 오버플로우와 같은 보안 문제를 일으킬 수 있다. get_s()는 문자열을 입력 받을 때 문자열의 길이를 명시적으로 지정하여 버퍼 오버플로우를 방지하는데, 이 함수는 일반적으로 버퍼의 크기를 함께 입력받아 안전하게 문자열을 받아들인다. 이를 통해 입력 버퍼의 크기를 초과하는 문자열이 들어오는 것을 방지하고, 프로그램의 안전성을 높일 수 있다.
  • 단, get_s()는 C11 표준에서는 포함되어 있지 않고, 일부 컴파일러에서만 지원될 수 있으며, gets() 함수보다 더 많은 처리를 필요로 하기 때문에 사용에 조심해야 한다. 그래서 문자열의 길이를 직접 제어할 수 있는 함수를 사용하는 것이 좋다.
• puts()
  • str이 가리키는 문자열을 받아서 화면에 출력한다.
  • 이 때 NULL 문자('\o')는 줄바꿈 문자('\n')로 변경된다.
• gets()와 puts()의 예제
  •  
  • #include <stdio.h> int main() { char str[21]; // 20개의 문자와 '\o'을 저장할 수 있다. printf("문자열을 입력하시오.\n"); gets_s(str); printf("입력된 라인은 다음과 같습니다.\n"); puts(str); return 0; }

결과값 - 출력할 때 마지막에 \n(줄바꿈) 까지 적용되는 것을 확인할 수가 있다.

4. getchar(), putchar() 사용 & 예제

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  int ch;  // 정수형에 주의

  while(1){
    ch = getchar();  // 문자를 입력 받는다.
    if(ch == 'q'){
      break;
    }
    putchar(ch);
  }
  return 0;
}

결과값

 

5. getch(), putch() 사용 & 예제

#include <conio.h>

using namespace std;

int main() {
    int ch;  // 정수형에 주의

    while (1) {
        ch = _getch();  // 문자를 입력 받는다.(버퍼를 사용하지 않는다.)
        if (ch == 'q') {
            break;
        }
        _putch(ch);
    }
    return 0;
}

결과값

 

6. 문자 처리 라이브러리 함수 & 예제

#include <ctype.h>나 #include <string.h>로 문자 처리 라이브러리 함수를 사용할 수 있으며 주로 문자를 검사하거나 문자를 변환한다.

1. <ctype.h> 라이브러리 함수 목록 & 예제

함수	설명
isalnum()	알파벳 또는 숫자인지 여부를 확인합니다.
isalpha()	알파벳 문자인지 여부를 확인합니다.
isdigit()	숫자인지 여부를 확인합니다.
isxdigit()	16진수(digit)인지 여부를 확인합니다.
islower()	소문자인지 여부를 확인합니다.
isupper()	대문자인지 여부를 확인합니다.
isspace()	공백 문자인지 여부를 확인합니다.
ispunct()	구두점(punctuation) 문자인지 여부를 확인합니다.
isprint()	출력 가능한 문자인지 여부를 확인합니다.
isgraph()	공백을 제외한 모든 출력 가능한 문자인지 여부를 확인합니다.
isblank()	공백 또는 탭 문자인지 여부를 확인합니다.
tolower()	대문자를 소문자로 변환합니다.
toupper()	소문자를 대문자로 변환합니다.
isprint()	출력 가능한 문자인지 여부를 확인합니다.
ispunct()	구두점(punctuation) 문자인지 여부를 확인합니다.
isxdigit()	16진수(digit)인지 여부를 확인합니다.
isgraph()	공백을 제외한 모든 출력 가능한 문자인지 여부를 확인합니다.
isblank()	공백 또는 탭 문자인지 여부를 확인합니다.
isspace()	공백 문자인지 여부를 확인합니다.

 

아래 코드는 사용자로부터 입력을 받아 소문자를 대문자로 변환하여 출력하는 프로그램이다.

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

int main() {
    int c;

    while ((c = getchar()) != EOF) {	// getchar() 함수를 사용하여 입력을 읽어들인다.
        if (islower(c)) {	// 소문자인지 검사
            c = toupper(c);	// 대문자로 변환
        }
        putchar(c);	// putchar() 함수를 사용하여 변환된 문자를 출력한다.
    }
    return 0;
}

이 프로그램은 사용자가 입력한 소문자를 읽어 대문자로 변환하여 출력한다. 입력이 끝날 때까지 반복하여 동작하며, 입력이 끝나면 프로그램이 종료된다.

cf) 일반적으로 Windows 환경에서 'Ctrl + Z'를 누르면 입력 스트림을 종료하는 특별한 문자가 입력된다. 이는 파일의 끝(EOF, End of File)을 나타내는데, 위 코드에서 이를 감지하게 된다면 입력 루프를 빠져나가게 된다. 따라서 'Ctrl + Z'를 누르면 프로그램은 루프를 빠져나가고 종료된다. 이 동작은 주로 Windows 터미널에서 사용되며, Unix 기반 시스템에서는 'Ctrl + D'를 눌러 파일의 끝을 나타낸다.

2. <string.h> 함수 목록 & 예제

함수	설명
strcpy()	문자열을 복사합니다. ex) char dst[6]; char src[6] = "Hello\o"; strcpy(dst, src); 결과 => dst[6] 에 "Hello\o" 값이 들어간다.
strncpy()	일부 문자열을 다른 문자열로 복사합니다.
strlen()	문자열의 길이를 반환합니다. ex) strlen("Hello")는 5를 반환
strcmp()	두 문자열을 비교합니다. ex) int strcmp(const char *s1, const char *s2);
strncmp()	일부 문자열을 비교합니다.
strcat()	문자열을 연결합니다. ex) char dst[12] = "Hello\o"; char src[6] = "World\o"; strcat(dst, src); 결과 => dst[12] 에 "HelloWorld\o" 값이 들어간다.
strncat()	일부 문자열을 다른 문자열에 추가합니다.
strchr()	문자열에서 특정 문자를 찾습니다.
strstr()	문자열에서 특정 부분 문자열을 찾습니다.
strtok()	문자열을 구분자를 기준으로 토큰화합니다.

이번에도 strcpy()와 strcat() 대신 strcpy_s() 함수와 strcat_s() 함수를 사용할 것이다.  이러한 함수들 시 버퍼 오버플로우와 같은 보안 취약점을 방지하고 안전한 문자열 조작을 지원하기 때문에 사용하는 것이다. strcpy_s와 strcat_s 함수들은 C11 표준에서 도입되었으며, 이전 버전의 C 표준 라이브러리에서는 지원되지 않을 수 있다. 따라서 어떤 컴파일러나 환경에서는 지원되지 않을 수 있으므로 사용 전에 해당 환경의 지원 여부를 확인해야 한다.

다음은 strcpy_s()와 strcat_s() 함수의 예제이다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char string[80];

    strcpy_s(string, "Hello world from ");
    strcat_s(string, "strcpy ");
    strcat_s(string, "and ");
    strcat_s(string, "strcat!");
    printf("string = %s\n", string);

    return 0;
}

결과값

1. 문자열 비교 & 예제

문자열 비교는 strcmp() 함수를 사용하며 구동 원리는 문자열 안의 각 문자들의 아스키 코드로 하나씩 비교하여 int형으로 반환하게 된다. 아래 예시를 들어보면 m은 p보다 아스키 코드값이 작으므로 음수가 반환되는 것이다. 

s1

s

t

r

c

m

p

\0

=

=

=

=

<

s2

s

t

r

c

p

y

\0

반환값	s1과 s2의 관계
<0	s1이 s2보다 작다
0	s1이 s2와 같다.
>0	s1이 s2보다 크다.

다음 예제를 통해 이해해보자.

#include <string.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char s1[80];    // 첫 번째 단어를 저장할 문자배열
    char s2[80];    // 두 번째 단어를 저장할 문자배열
    int result;

    printf("첫 번째 단어를 입력하시오. : ");
    scanf_s("%s", s1, sizeof(s1));
    printf("두 번째 단어를 입력하시오. : ");
    scanf_s("%s", s2, sizeof(s2));

    result = strcmp(s1, s2);

    if (result < 0) {
        printf("%s가 %s보다 앞에 있습니다. \n", s1, s2);
    } else if (result == 0) {
        printf("%s가 %s와 같습니다.\n", s1, s2);
    } else{
        printf("%s가 %s보다 뒤에 있습니다.\n", s1, s2);
    }
    
    return 0;
}

결과값 1

결과값 2

결과값 3

 

7. string 클래스

C/C++ 에서는 string이라는 라이브러리를 제공하고, 그 안에 string 클래스가 존재한다. string 클래스 안에는 문자열 저장 및 처리에 필요한 변수들과 함수들이 정의되어 있다.

cf) 클래스를 이용하여 변수를 정의한 것을 객체(object)라고 한다.

1. string 클래스 멤버 함수

멤버 함수	설명
s[i]	i번째 원소
s.empty()	s가 비어있으면 true 반환
s.insert(pos, s2)	s의 pos 위치에 s2를 삽입
s.remove(pos, len)	s의 pos 위치에 len만큼을 삭제
s.find(s2)	s에서 문자열 s2가 발견되는 첫번째 인덱스를 반환
s.find(pos, s2	s가 pos 위치부터 문자열 s2가 발견되는 첫 번째 인덱스를 반환

2. string 클래스 예제

1. 문자열의 결합

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string s1 = "Slow", s2 = "steady";
    string s3 = "the race.";
    string s4;

    s4 = s1 + " and " + s2 + " wins " + s3;
    cout << s4 << endl;

    return 0;
}

결과값

참고로 문자열 결합할 때 사용하는 '+' 기호는 우리가 봤을 때 당연한 것 같지만 누군가가 이렇게 문자열 합치도록 규칙을 정해놓은 것이다.

2. 문자열의 비교

string 객체로 작성된 문자열들은 ==, >, < 로 문자열을 비교할 수가 있다.

이게 당연한 것 같아 보이지만 내부에서는 알파벳 하나하나 돌아가면서 비교를 하기에 은근 복잡한 로직을 갖고 있다.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string s1 = "Slow", s2 = "steady";
    if (s1 == s2)
        cout << "동일한 문자열입니다." << endl;
    else
        cout << "동일한 문자열이 아닙니다." << endl;

    if (s1 > s2)
        cout << "s1이 앞이 있습니다." << endl;
    else
        cout << "s2가 앞에 있습니다." << endl;

    return 0;
}

결과값

3. 사용자로부터 이름과 주소를 받아서 친근하게 인사하는 프로그램을 작성해보자.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string name;
    string address;
    
    cout << "이름을 입력하시오 : ";
    cin >> name;

    cout << "주소를 입력하시오 : ";
    cin >> address;

    cout << address + "의 " + name + "씨 안녕하세요?" << endl;

    return 0;
}

하지만 이렇게 작성하면 원하는 결과가 안나온다.

결과값 - '송파구'가 짤렸다...

이 코드의 문제점은 이름과 주소에 공백이 포함될 경우 제대로 입력을 받지 못한다는 점이다. cin은 공백 문자를 기준으로 입력을 구분하기 때문에 공백이 포함된 문자열을 하나의 입력으로 처리하지 못한다. 이러한 경우 std::getline() 함수를 사용하여 한 줄 전체를 입력으로 받는 것이 좋습니다.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string name;
    string address;
    
    cout << "이름을 입력하시오 : ";
    cin >> name;
    cin.ignore();   // 엔터키를 없애기 위하여 필요하다.

    cout << "주소를 입력하시오 : ";
    getline(cin, address);	// 주어진 입력 스트림에서 한 줄을 읽어들여 문자열로 반환한다. 일반적으로 키보드 입력이나 파일에서 데이터를 읽을 때 많이 사용된다.

    cout << address + "의 " + name + "씨 안녕하세요?" << endl;

    return 0;
}

결과값

3. 문자열 위치 찾기

문자열 "When in Rome, do as the Romans." 중에서 "Rome"이 몇 번째 위치에 있는지를 계산하는 프로그램을 만들어라.

결과값

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string s = "When in Rome, do as the Romans.";

    cout << s.find("Rome") << endl;

    return 0;
}

4. 객체에서 문자 추출하기

사용자가 입력한 주민등록번호에서 '-' 문자를 삭제하는 프로그램을 작성하여 보자.

결과값

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string number;
    cout << "주민등록번호를 입력하세요.( - 포함) : ";
    cin >> number;

    cout << "-가 제거된 주민등록번호: ";
    for (auto& c : number) {
        if (c == '-') continue;
        cout << c;
    }
    cout << endl;
}

 

5. 문자열의 배열

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string list[] = { "철수", "영희", "길동" };

    for (auto& x : list) {
        cout << x + "야 안녕!" << endl;
    }

    return 0;
}

결과값

6. 해밍 거리 구하기

유전자를 나타내는 2개의 문자열을 받아서 동일한 위치에 틀린 글자가 몇 개나 있는지를 계산하는 프로그램을 작성해보자. 이것을 해밍 거리(Hamming distance)라고 한다.

결과값

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string s1, s2;
    int count = 0;

    cout << "DNA1: ";
    cin >> s1;
    cout << "DNA2: ";
    cin >> s2;

    if (s1.length() != s2.length())
        cout << "오류 : 길이가 다름" << endl;
    else {
        for (int i = 0; i < s1.length(); i++) {
            if (s1[i] != s2[i]) {
                count += 1;
            }
        }
        cout << "해밍 거리는 " << count << endl;
    }
    return 0;
}

 

7. 행맨 게임

행맨 만들기 - 결과

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    char ch;
    string solution;
    string list[] = {
        "the",
        "c++",
        "programming",
        "language",
    };

    srand((unsigned)time(NULL));
    int n = rand() % 4;
    solution = list[n];

    string guess(solution.length(), '_');   // solution.length() 개수만큼의 '_' 문자로 초기화된 문자열을 생성

    while (true) {
        cout << guess << endl;
        cout << "글자를 입력하시오: ";
        cin >> ch;

        for (int i = 0; i < solution.length(); i++) {
            if (ch == solution[i]) {
                guess[i] = ch;
            }
        }

        if (solution == guess) {
            cout << solution << endl;
            cout << "성공하였습니다.!";
            break;
        }
    }
    return 0;
}