9. 파이썬 오브젝트 파일

이 포스트를 통해 파이썬 강의에서 마지막으로 소개하게 될 자료형인 파일에 대해서 이야기 해보려고 한다. 셋이라는 자료형이 있긴 하지만 지금까지 배운 것을 토대로 하면 혼자서도 배울 수 있는 부분이다. 또 제목을 오브젝트라고 했는데, 파일은 기본적인 데이터타입은 아니기에 자료형이라는 명칭을 사용하지 않았다.

들어가기전에

이 포스트는 여러분이 파이썬을 설치했고 각자 원하는 IDE를 이용해 파이썬을 개발한다고 가정한다. 대화형(Interactive) 터미널을 사용해도 상관 없다. 혹시 파이썬을 설치하지 않았다면  1.파이썬 설치 및 개발환경 설정 이 포스트에서 파이썬과 파이썬 개발환경을 먼저 셋업하길 바란다. 앞서 말했듯이 반드시 실습 해 보길 바라고 30분 이상 소요하지 말라. 

• 숫자(Numbers) : 12, 24.3, 3+2j, .. (2.파이썬 자료형 숫자)

• 문자(Strings) : "hello, "world" (3. (1) 파이썬 자료형 문자열, 3.(2) 파이썬 자료형 문자열)

• 리스트(Lists) : [1, 3, [3, 'hey'], 4] (4. (1) 파이썬 자료형 리스트, 4. (2) 파이썬 자료형 리스트)

• 딕셔너리(Dictionaries) : { 'name': 'fsoftwareengineer', 'age' : 17} (5. (1) 파이썬 자료형 딕셔너리, 5.(2) 파이썬 자료형 딕셔너리)

• 튜플(Tuples) : (1, 'a', 4, 'c') (8. 파이썬 자료형 튜플)

• 파일(Files) : f = open('filename', 'r')

• 셋(Sets) (집합) : { 1, 4, 5 }

• 다른 타입들 : Boolean (True/Faluse), types, None, etc

• 프로그래밍 유닛 타입(Programming unit types) : 함수(Functions), 모듈(Modules), 클래스(Classes)

• 구현 레벨 타입(Implementational-level types) : 예외(Exception) 등등..

목표

• 파일 (File) ?
• 실습을 위한 텍스트 파일
• 파일 열기/닫기 (File Open/Close)
• 파일 읽기 (File Read)
• 파일 쓰기 (저장) (File Write)

파일 (File) ?

 파일이라 하면 가장 무엇이 떠오르는가? 그림파일, mp3파일, 텍스트 파일 등등이 떠오르는가? 그렇다면 아주 좋다. 우리는 지금부터 그 파일들에 대한 이야기를 할 것이니까. 파일이라는 것은 여러분의 디스크와 같은 2차 메모리, 즉 반 영구적으로 보관 가능한 장소에 저장되는 데이터를 표현하기 위해 사용한다. 예를들어서, 지난번에 했던 파이썬 문법 조건문의 연습문제가 기억나는가? 여러분이 연습문제를 해 봤다면 알 것이다. 100개 1000개의 과일 이름을 저장 하면 뭐 하나? 프로그램이 종료되면 모든게 사라지지 않는가? 여러분은 왜 프로그램이 종료되면 여러분이 리스트에 추가했던게 전부 사라지는지 궁금하지 않았는가?

여러분의 컴퓨터에서 열심히 일을 하고 있는 CPU는 주로 메모리와 소통한다. 메모리에 있는 정보를 읽고, 메모리로 다시 정보를 쓴다. 다시 말해 여러분이 추가한 과일 목록들은 전부 메인 메모리에 존재하는 것이다. 그렇다면 왜 프로그램을 껐다 키면 없어지는가? 그것은 여러가지 프로그램들이 동시에 메인 메모리를 사용하기 때문이다. 좀 더 자세히 이야기 해 보자. 여러분 노트북을 살때 메모리8기가, 메모리16기가 라는 말을 들어 봤을 것이다. 바로 그 용량은 "메인 메모리" 용량를 뜻하는 것이다. 즉, 한 시점에서 한번에 사용할 수 있는 메모리의 총 양은 8기가 또는 16기가밖에 안된다는 것이다. 생각해보자. 16기가밖에 안되는 공간에 여러분의 모든 파일과 프로그램을 저장 할 수 있는가? 없다. 용량이 작기 때문에 여기에 모든 것을 저장 할 수 없다. 그래서 보통 메인 메모리에는 "현재 실행중인 프로그램"의 코드와 데이터들만 가지고있고, 프로그램이 종료되면 다른 프로그램을 위해 그 자리를 내준다. 게다가 가장 큰 문제는 이 메인 메모리라는 녀석은 그나마 꽤 빠른 편이지만(그래서 비싸다), 전원이 나가면 메모리 안에 있던 모든 정보가 사라진다. 즉 여러분이 모든 파일과 프로그램을  메모리에 저장 할 수 있더라도, 컴퓨터를 껐다 키는 순간 없어진다는 뜻이다. 그렇기 때문에 우리는 디스크 또는 2차 메모리라는 곳에 파일을 저장한다. 그리고 그 파일을 열어보고 싶을 때 마다, 메인 메모리로 불러온다. 

자.... 여러분 바탕화면에 있는 그림파일을 더블클릭하면 어떻게 되는가? 잠시 후에 이미지뷰어같은 프로그램이 뜨면서 그림이 보이지 않는가? 그것은 바로 여러분이 그림파일을 더블클릭 하는 순간, 그 그림파일에 연결된 이미지 뷰어가 실행되고 (코드가 실행되는 것) 그리고 그 코드가 바로 여러분이 클릭한 그림 파일을 메모리로 불러오는 것이다. 바로 오늘 이야기 할 파일과 파일 함수(오퍼레이션)를 이용해서.

실습을 위한 텍스트파일

실습을 위해 텍스트파일을 준비하자. 텍스트파일은 여러분의 프로젝트 디렉토리 바로 안에 넣도록 하자.

파이참을 사용한다면 프로젝트 이름을 마우스 우 클릭 한 후 new > file에서 새 파일을 생성한다.

textfile.txt를 만들고 내부에 apple, banana, orange, mango를 추가했다.

파일 열기 (File Open)

파일을 사용하기 위해서는 일단 파일을 열어야 한다. 파일을 열 때, 2가지 매개변수를 넘겨줘야한다. 첫번째는 파일의 경로이고 두번째는 이 파일을 읽을 것인지 아니면 이 파일에 쓸 것인지 이다. 일단 파일 안의 내용물을 읽고 싶으므로 읽기모드(r)로 파일을 열어보자.

file = open('textfile.txt', 'r')
print(file.name)
file.close()
textfile.txt

파일의 이름이 출력되는 것을 확인 할 수 있다. 쓰기모드로 여는 것은 파일 쓰기에서 해 보도록 하겠다. 주의해야 할 점은 파일을 열었다면 반드시 닫아야 한다는것이다. 여러분의 생각에야 알아서 닫힐 것 같지만 시스템(운영체제)입장에서는 처리해야하는 일들이 많다. 그러니 close로 항상 닫아주자.

파일 읽기 (File Read)

파일을 열었다는 것은 여러분이 이 파일의 위치와 모드를 지정하고 여러가지 시스템 레벨의 다른 작업들을 끝냈다는 뜻이다. 그 이후에는 파일을 읽기만 하면 된다. 파일을 읽어보자.

file = open('textfile.txt', 'r')
text = file.read()
print(text)
file.close()

apple
banana
orange
mango

위 처럼 파일의 내용이 출력되는 것을 확인 할 수 있다. 주의 할 것은 파일 전체가 하나의 문자열로 저장되었다는 것이다.

file = open('textfile.txt', 'r')
text = file.read(3)
print(text)
file.close()

app

몇 바이트(1개의 문자는 1바이트)만 가져오고 싶다면  read안에 가져오고 싶은 바이트의 수를 넣어주면 된다. 

file = open('textfile.txt', 'r')
text = file.readline()
print(text)
file.close()

apple

한 줄만 가져오고 싶다면 이렇게 readLine을 사용하면 된다. 

file = open('textfile.txt', 'r')
file.readline()
text = file.readline()
print(text)
file.close()

banana

readLine을 두 번 했더니 어떻게 되는가? 그렇다, 두번째 문장인 banana가 나온다. readLine을 한번 할 때마다 커서가 다음줄로 이동하는 효과와 같다. 그러면 전체를 한 줄씩 프린트하려면 어떻게 하면 좋겠는가? 그렇다 반복문을 쓰면 된다.

file = open('textfile.txt', 'r')
while True:
    text = file.readline()
    if text == None:
        break;
    print(text)
file.close()

apple

banana

orange

mango

이상 한 점이 있다. 여러분 위의 file.read에서는 한줄씩 잘 나왔는데, 얘는 왜 중간에 한 줄이 더 비는가? 여러분 `\n`줄 바꿈 이스케이프 문자에 대해 기억이 나는가? 우리가 텍스트파일에 과일 이름들을 입력 했을 당시, 엔터 또는 리턴키를 이용해 줄 바꿈을 했다. 우리가 엔터/리턴 키를 누를 때 마다 시스템은 `\n`이라는 이스케이프 문자를 입력한다. 윈도우즈는 \r\n일 수도 있다 따라서 위의 텍스트파일 전체를 text에 집어 넣었어도 각 단어의 마지막에 이스케이프 문자가 존재한다. 그래서 별 다른 조치 없이도 줄 바꿈이 되었던 것이다. 

이 예제에서 우리는 한 줄씩 가져온다, 그리고 print라는 함수는 원래 출력후 한줄을 뛴다. 따라서 `\n` + print 함수의 한줄 건너 뛰는 현상으로 바로 다음줄이 아닌 다음 다음줄에 그 다음 단어가 나오는 것이다. 믿기 힘들다면 다음을 보자.

file = open('textfile.txt', 'r')
list = []
while True:
    text = file.readline()
    if len(text) == 0:
        break;
    list.append(text)
print(list)
file.close()

['apple\n', 'banana\n', 'orange\n', 'mango']

여러분.. 줄바꿈 문자가 보이는가? 지금은 우리가 문자열이 아닌 리스트 자체를 출력하는 것이기 때문에 줄바꿈 문자를 볼 수 있다. 이 줄바꿈 문자는 누구에게나 골칫덩이이기 때문에 문자열에서는 이런 이스케이프 문자를 제거할수있는 rstrip이라는 함수를 제공한다. (찾아봐라. 연습문제에서 필요하니.)

file = open('textfile.txt', 'r')
list = file.readlines()
print(list)
file.close()

['apple\n', 'banana\n', 'orange\n', 'mango']

다행히도 위와 똑같은 일을 수행하는 함수가 존재한다. readlines라는 함수이다. 사용해보자. 이 함수는 사용하더라도 어차피 반복문을 돌며 줄바꿈 문자를 제거 해 줘야 할 것 같은 예감이 든다.

파일 쓰기 (File Write)

이번에는 쓰기모드로 파일을 열어보자. 새 파일을 만들 것이므로 new_textfile.txt라고 해 보자. 그리고 거기에 1줄을 쓸 것이다.

file = open('new_textfile.txt', 'w')
file.write("chocolate\n")
file.close()

이 코드를 실행 시키는 순간, 파이참 프로젝트 네비게이터 새 파일이 생성 된 것을 확인 할 수 있다.

축하한다! 여러분을 파이썬을 이용해 파일을 만들고 파일에 글도 썼다. 그렇다면 이미 존재하던 파일에도 이렇게 할 수 있을까?

file = open('textfile.txt', 'w') #위에 과일 리스트가 있던 파일 이름
file.write("chocolate\n")
file.close()

textfile.txt를 확인 해 보자. 이럴수가! 어떻게 되었는가..? 전부 사라지고 chocolate하나 남았다. 그렇다 우리는 파일을 완전히 덮어쓰기 해 버린 것이다. 그렇다면 파이썬을 이용해서는 그 밑에 덧붙여 쓸 순 없는것인가? 

file = open('textfile.txt', 'a')
file.write("apple\n")
file.write("banana\n")
file.write("orange\n")
file.write("mango")
file.close()

그럴리가 없지 않은가. 밑에 덧붙여 쓰기 위해서는 append의 약자인 a모드를 이용해 열어주면 된다. 이렇게 한 후 4가지 과일을 쓰면 이번엔 chocolate이 없어지지 않고 그 밑에 새 문자열들이 생기는 것을 확인 할 수 있다.

chocolate
apple
banana
orange
mango

writelines를 이용하면 리스트를 통째로 파일에 쓸 수 있다.

file = open('textfile.txt', 'a')
file.writelines(["apple\n", "banana\n", "orange\n", "mango\n"])
file.close()

끝

파일까지 했다면 이제 웬만한 주요 자료형/오프젝트는 다 아는 것이다. 파일을 저장하기 위해 사용하는 디스크와 같은 것들을 "디바이스"라고 부르는데 (윈도우에서는 장치, 장치관리자로 관리) 이런 디바이스들은 대게 open/read/write/close이라는 시스템 콜(System Call, 시스템 함수)을 제공한다. 그래서 파일 하나를 할 수 있다면 나중에 다른 디바이스(예를들어 네트워크 소켓)을 하더라도 지금 했던것 과 비슷하게 이해 할 수 있을 것이다. 시스템콜이나 소켓이 뭔지 몰라도 괜찮다. 그냥 그런게 있다더라 하고 넘어가고 나중에 더 자세히 배우면 된다.

연습 문제

조건문에서 했던 연습문제가 기억나는가? 그 때 당시에는 1. 리스트에 과일 이름 추가, 2. 리스트 출력, 3. 종료 이렇게 3가지 메뉴밖에 없었다. 이제 2개를 더 추가해 보자. 3. 파일에서 읽어오기, 4. 파일에 저장하기이다. 3이나 4를 누르면 또 파일 경로를 입력 받을 수 있고, 그 파일 경로로 읽어오거나 저장 가능해야 한다. 파일 경로를 잘못 입력 했을 경우는 아직 생각하지 말자.

뭘 해야할지 잘 모르겠다면 위의 gif를 참고하길 바란다. 이 프로그램을 짜기 위해서는 최소한 리스트 생성, 입력(insert), 파일 열기, 닫기, 입력, 출력, 반복문 for, 반복문 while 그리고 반복문을 빠져나가기 위한 break를 사용 할 줄 알아야 한다. 

위 gif의 예제 소스코드는 깃허브에 있다. 다음 포스트인 함수(function)에서는 함수를 이용해 이 예제 소스코드를 리팩토링(refactoring-간결하고 읽기 쉽게 쓰기)를 할 예정이니 꼭 연습문제를 해 보기 바란다.