7. 입력과 출력

프로그램의 출력을 표현하는 여러 가지 방법이 있습니다; 사람이 일기에 적합한 형태로 데이터를 인쇄할 수도 있고, 나중에 사용하기 위해 파일에 쓸 수도 있습니다. 이 장에서는 몇 가지 가능성을 논합니다.

7.1. 장식적인 출력 포매팅

지금까지 우리는 값을 쓰는 두 가지 방법을 만났습니다: 표현식 문장print() 함수입니다. (세 번째 방법은 파일 객체의 write() 메서드를 사용하는 것입니다; 표준 출력 파일은 sys.stdout 로 참조할 수 있습니다. 이것에 대한 자세한 정보는 라이브러리 레퍼런스를 보세요.)

종종 단순히 스페이스로 구분된 값을 인쇄하는 것보다 출력 형식을 더 많이 제어해야 하는 경우가 있습니다. 출력을 포맷하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다.

  • 포맷 문자열 리터럴을 사용하려면, 시작 인용 부호 또는 삼중 인용 부호 앞에 f 또는 F 를 붙여 문자열을 시작하십시오. 이 문자열 안에서, {} 문자 사이에, 변수 또는 리터럴 값을 참조할 수 있는 파이썬 표현식을 작성할 수 있습니다.

    >>> year = 2016
    >>> event = 'Referendum'
    >>> f'Results of the {year} {event}'
    'Results of the 2016 Referendum'
    
  • 문자열의 str.format() 메서드는 더 많은 수작업을 요구합니다. 변수가 대체 될 위치를 표시하기 위해 {}를 여전히 사용하고, 자세한 포매팅 디렉티브를 제공할 수 있지만, 포맷할 정보도 제공해야 합니다.

    >>> yes_votes = 42_572_654
    >>> no_votes = 43_132_495
    >>> percentage = yes_votes / (yes_votes + no_votes)
    >>> '{:-9} YES votes  {:2.2%}'.format(yes_votes, percentage)
    ' 42572654 YES votes  49.67%'
    
  • 마지막으로, 문자열 슬라이싱 및 이어붙이기 연산을 사용하여 상상할 수 있는 모든 배치를 만듦으로써, 모든 문자열 처리를 스스로 수행할 수 있습니다. 문자열형에는 주어진 열 너비로 문자열을 채우는 데 유용한 연산을 수행하는 몇 가지 메서드가 있습니다.

장식적인 출력이 필요하지 않고 단지 디버깅을 위해 일부 변수를 빠르게 표시하려면, repr() 또는 str() 함수를 사용하여 모든 값을 문자열로 변환할 수 있습니다.

str() 함수는 어느 정도 사람이 읽기에 적합한 형태로 값의 표현을 돌려주게 되어있습니다. 반면에 repr() 은 인터프리터에 의해 읽힐 수 있는 형태를 만들게 되어있습니다 (또는 그렇게 표현할 수 있는 문법이 없으면 SyntaxError 를 일으키도록 구성됩니다). 사람이 소비하기 위한 특별한 표현이 없는 객체의 경우, str()repr() 과 같은 값을 돌려줍니다. 많은 값, 숫자들이나 리스트와 딕셔너리와 같은 구조들, 은 두 함수를 쓸 때 같은 표현을 합니다. 특별히, 문자열은 두 가지 표현을 합니다.

몇 가지 예를 듭니다:

>>> s = 'Hello, world.'
>>> str(s)
'Hello, world.'
>>> repr(s)
"'Hello, world.'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
The value of x is 32.5, and y is 40000...
>>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:
... hello = 'hello, world\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, world\n'
>>> # The argument to repr() may be any Python object:
... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"

string 모듈에는 문자열에 값을 치환하는 또 다른 방법을 제공하는 Template 클래스가 포함되어 있습니다. $x와 같은 자리 표시자를 사용하고 이것들을 딕셔너리에서 오는 값으로 치환하지만, 포매팅에 대한 제어를 훨씬 덜 제공합니다.

7.1.1. 포맷 문자열 리터럴

포맷 문자열 리터럴(간단히 f-문자열이라고도 합니다)은 문자열에 f 또는 F 접두어를 붙이고 표현식을 {expression}로 작성하여 문자열에 파이썬 표현식의 값을 삽입할 수 있게 합니다.

선택적인 포맷 지정자가 표현식 뒤에 올 수 있습니다. 이것으로 값이 포맷되는 방식을 더 정교하게 제어할 수 있습니다. 다음 예는 원주율을 소수점 이하 세 자리로 반올림합니다.

>>> import math
>>> print(f'The value of pi is approximately {math.pi:.3f}.')
The value of pi is approximately 3.142.

':' 뒤에 정수를 전달하면 해당 필드의 최소 문자 폭이 됩니다. 열을 줄 맞춤할 때 편리합니다.

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
>>> for name, phone in table.items():
...     print(f'{name:10} ==> {phone:10d}')
...
Sjoerd     ==>       4127
Jack       ==>       4098
Dcab       ==>       7678

다른 수정자를 사용하면 포맷되기 전에 값을 변환할 수 있습니다. '!a'ascii()를, '!s'str()을, '!r'repr()을 적용합니다.:

>>> animals = 'eels'
>>> print(f'My hovercraft is full of {animals}.')
My hovercraft is full of eels.
>>> print(f'My hovercraft is full of {animals!r}.')
My hovercraft is full of 'eels'.

이러한 포맷 사양에 대한 레퍼런스는 포맷 명세 미니 언어에 대한 레퍼런스 지침서를 참조하십시오.

7.1.2. 문자열 format() 메서드

str.format() 메서드의 기본적인 사용법은 이런 식입니다:

>>> print('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))
We are the knights who say "Ni!"

중괄호와 그 안에 있는 문자들 (포맷 필드라고 부른다) 은 str.format() 메서드로 전달된 객체들로 치환됩니다. 중괄호 안의 숫자는 str.format() 메서드로 전달된 객체들의 위치를 가리키는데 사용될 수 있습니다.

>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))
spam and eggs
>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))
eggs and spam

str.format() 메서드에 키워드 인자가 사용되면, 그 값들은 인자의 이름을 사용해서 지정할 수 있습니다.

>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(
...       food='spam', adjective='absolutely horrible'))
This spam is absolutely horrible.

위치와 키워드 인자를 자유롭게 조합할 수 있습니다:

>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
                                                       other='Georg'))
The story of Bill, Manfred, and Georg.

나누고 싶지 않은 정말 긴 포맷 문자열이 있을 때, 포맷할 변수들을 위치 대신에 이름으로 지정할 수 있다면 좋을 것입니다. 간단히 딕셔너리를 넘기고 키를 액세스하는데 대괄호 '[]' 를 사용하면 됩니다

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
...       'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

'**' 표기법을 사용해서 table을 키워드 인자로 전달해도 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

이 방법은 모든 지역 변수들을 담은 딕셔너리를 돌려주는 내장 함수 vars() 와 함께 사용할 때 특히 쓸모가 있습니다.

예를 들어, 다음 줄은 정수와 그 제곱과 세제곱을 제공하는 빽빽하게 정렬된 열 집합을 생성합니다:

>>> for x in range(1, 11):
...     print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

str.format() 를 사용한 문자열 포매팅의 완전한 개요는 포맷 문자열 문법 을 보세요.

7.1.3. 수동 문자열 포매팅

여기 같은 제곱수와 세제곱수 표를 수동으로 포매팅했습니다:

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # Note use of 'end' on previous line
...     print(repr(x*x*x).rjust(4))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

(print() 의 동작 방식으로 인해 각 칼럼 사이에 스페이스 하나가 추가되었음에 유의하세요: 항상 인자들 사이에 스페이스를 추가합니다.)

문자열 객체의 str.rjust() 메서드는 왼쪽에 스페이스를 채워서 주어진 폭으로 문자열을 우측 줄 맞춤합니다. 비슷한 메서드 str.ljust()str.center() 도 있습니다. 이 메서드들은 어떤 것도 출력하지 않습니다, 단지 새 문자열을 돌려줍니다. 입력 문자열이 너무 길면, 자르지 않고, 변경 없이 그냥 돌려줍니다; 이것이 열 배치를 엉망으로 만들겠지만, 보통 값에 대해 거짓말을 하게 될 대안보다는 낫습니다. (정말로 잘라내기를 원한다면, 항상 슬라이스 연산을 추가할 수 있습니다, x.ljust(n)[:n] 처럼.)

다른 메서드도 있습니다, str.zfill(). 숫자 문자열의 왼쪽에 0을 채웁니다. 플러스와 마이너스 부호도 이해합니다:

>>> '12'.zfill(5)
'00012'
>>> '-3.14'.zfill(7)
'-003.14'
>>> '3.14159265359'.zfill(5)
'3.14159265359'

7.1.4. 예전의 문자열 포매팅

% 연산자도 문자열 포매팅에 사용될 수 있습니다. 왼쪽 인자를 오른쪽 인자에 적용되는 sprintf()-스타일 포맷 문자열로 해석하고, 이 포매팅 연산의 결과로 얻어지는 문자열을 돌려줍니다. 예를 들어:

>>> import math
>>> print('The value of pi is approximately %5.3f.' % math.pi)
The value of pi is approximately 3.142.

더 자세한 내용은 printf 스타일 문자열 포매팅 섹션에 나옵니다.

7.2. 파일을 읽고 쓰기

open()파일 객체 를 돌려주고, 두 개의 인자를 주는 방식이 가장 많이 사용됩니다: open(filename, mode).

>>> f = open('workfile', 'w')

첫 번째 인자는 파일 이름을 담은 문자열입니다. 두 번째 인자는 파일이 사용될 방식을 설명하는 몇 개의 문자들을 담은 또 하나의 문자열입니다. mode 는 파일을 읽기만 하면 'r', 쓰기만 하면 'w' (같은 이름의 이미 존재하는 파일은 삭제됩니다) 가 되고, 'a' 는 파일을 덧붙이기 위해 엽니다; 파일에 기록되는 모든 데이터는 자동으로 끝에 붙습니다. 'r+' 는 파일을 읽고 쓰기 위해 엽니다. mode 인자는 선택적인데, 생략하면 'r' 이 가정됩니다.

보통, 파일은 텍스트 모드 (text mode) 로 열리는데, 이 뜻은, 파일에 문자열을 읽고 쓰고, 파일에는 특정한 인코딩으로 저장된다는 것입니다. 인코딩이 지정되지 않으면 기본값은 플랫폼 의존적입니다 (open() 을 보세요). mode 에 덧붙여진 'b' 는 파일을 바이너리 모드 (binary mode) 로 엽니다: 이제 데이터는 바이트열 객체의 형태로 읽고 쓰입니다. 텍스트를 포함하지 않는 모든 파일에는 이 모드를 사용해야 합니다.

텍스트 모드에서, 읽을 때의 기본 동작은 플랫폼 의존적인 줄 종료 (유닉스에서 \n, 윈도우에서 \r\n) 를 단지 \n 로 변경하는 것입니다. 텍스트 모드로 쓸 때, 기본 동작은 \n 를 다시 플랫폼 의존적인 줄 종료로 변환하는 것입니다. 이 파일 데이터에 대한 무대 뒤의 수정은 텍스트 파일의 경우는 문제가 안 되지만, JPEG 이나 EXE 파일과 같은 바이너리 데이터를 망치게 됩니다. 그런 파일을 읽고 쓸 때 바이너리 모드를 사용하도록 주의하세요.

파일 객체를 다룰 때 with 키워드를 사용하는 것은 좋은 습관입니다. 혜택은 도중 예외가 발생하더라도 스위트가 종료될 때 파일이 올바르게 닫힌다는 것입니다. with 를 사용하는 것은 동등한 try-finally 블록을 쓰는 것에 비교해 훨씬 짧기도 합니다:

>>> with open('workfile') as f:
...     read_data = f.read()
>>> f.closed
True

with 키워드를 사용하지 않으면, f.close() 를 호출해서 파일을 닫고 사용된 시스템 자원을 즉시 반납해야 합니다. 명시적으로 파일을 닫지 않으면, 파이썬의 가비지 수거기가 결국에는 객체를 파괴하고 여러분을 대신해서 파일을 닫게 되지만, 파일이 한동안 열린 상태로 남아있게 됩니다. 또 다른 위험은 다른 파이썬 구현들은 이 뒷정리를 서로 다른 시점에 수행한다는 것입니다.

파일 객체가 닫힌 후에는, with 문이나 f.close() 를 호출하는 경우 모두, 파일 객체를 사용하려는 시도는 자동으로 실패합니다.

>>> f.close()
>>> f.read()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file.

7.2.1. 파일 객체의 매소드

이 섹션의 나머지 예들은 f 라는 파일 객체가 이미 만들어졌다고 가정합니다.

To read a file's contents, call f.read(size), which reads some quantity of data and returns it as a string (in text mode) or bytes object (in binary mode). size is an optional numeric argument. When size is omitted or negative, the entire contents of the file will be read and returned; it's your problem if the file is twice as large as your machine's memory. Otherwise, at most size characters (in text mode) or size bytes (in binary mode) are read and returned. If the end of the file has been reached, f.read() will return an empty string ('').

>>> f.read()
'This is the entire file.\n'
>>> f.read()
''

f.readline() 은 파일에서 한 줄을 읽습니다; 개행 문자 (\n) 는 문자열의 끝에 보존되고, 파일이 개행문자로 끝나지 않는 때에만 파일의 마지막 줄에서만 생략됩니다. 이렇게 반환 값을 모호하지 않게 만듭니다; f.readline() 가 빈 문자열을 돌려주면, 파일의 끝에 도달한 것이지만, 빈 줄은 '\n', 즉 하나의 개행문자만을 포함하는 문자열로 표현됩니다.

>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\n'
>>> f.readline()
'Second line of the file\n'
>>> f.readline()
''

파일에서 줄들을 읽으려면, 파일 객체에 대해 루핑할 수 있습니다. 이것은 메모리 효율적이고, 빠르며 간단한 코드로 이어집니다:

>>> for line in f:
...     print(line, end='')
...
This is the first line of the file.
Second line of the file

파일의 모든 줄을 리스트로 읽어 들이려면 list(f)f.readlines() 를 쓸 수 있습니다.

f.write(string)string 의 내용을 파일에 쓰고, 출력된 문자들의 개수를 돌려줍니다.

>>> f.write('This is a test\n')
15

다른 형의 객체들은 쓰기 전에 변환될 필요가 있습니다 -- 문자열 (텍스트 모드에서) 이나 바이트열 객체 (바이너리 모드에서) 로 --:

>>> value = ('the answer', 42)
>>> s = str(value)  # convert the tuple to string
>>> f.write(s)
18

f.tell() 은 파일의 현재 위치를 가리키는 정수를 돌려주는데, 바이너리 모드의 경우 파일의 처음부터의 바이트 수로 표현되고 텍스트 모드의 경우는 불투명한 숫자입니다.

To change the file object's position, use f.seek(offset, whence). The position is computed from adding offset to a reference point; the reference point is selected by the whence argument. A whence value of 0 measures from the beginning of the file, 1 uses the current file position, and 2 uses the end of the file as the reference point. whence can be omitted and defaults to 0, using the beginning of the file as the reference point.

>>> f = open('workfile', 'rb+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5)      # Go to the 6th byte in the file
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2)  # Go to the 3rd byte before the end
13
>>> f.read(1)
b'd'

텍스트 파일에서는 (모드 문자열에 b 가 없이 열린 것들), 파일의 시작에 상대적인 위치 변경만 허락되고 (예외는 seek(0, 2) 를 사용해서 파일의 끝으로 위치를 변경하는 경우입니다), 올바른 offset 값은 f.tell() 이 돌려준 값과 0뿐입니다. 그 밖의 다른 offset 값은 정의되지 않은 결과를 낳습니다.

파일 객체는 isatty()truncate() 같은 몇 가지 메서드를 더 갖고 있는데, 덜 자주 사용됩니다; 파일 객체에 대한 완전한 안내는 라이브러리 레퍼런스를 참조하세요.

7.2.2. json 으로 구조적인 데이터를 저장하기

문자열은 파일에 쉽게 읽고 쓸 수 있습니다. 숫자는 약간의 수고를 해야 하는데, read() 메서드가 문자열만을 돌려주기 때문입니다. 이 문자열을 int() 같은 함수로 전달해야만 하는데, '123' 같은 문자열을 받고 숫자 값 123을 돌려줍니다. 중첩된 리스트나 딕셔너리 같은 더 복잡한 데이터를 저장하려고 할 때, 수작업으로 파싱하고 직렬화하는 것이 까다로울 수 있습니다.

사용자가 반복적으로 복잡한 데이터형을 파일에 저장하는 코드를 작성하고 디버깅하도록 하는 대신, 파이썬은 JSON (JavaScript Object Notation) 이라는 널리 쓰이는 데이터 교환 형식을 사용할 수 있게 합니다. json 이라는 표준 모듈은 파이썬 데이터 계층을 받아서 문자열 표현으로 바꿔줍니다; 이 절차를 직렬화 (serializing) 라고 부릅니다. 문자열 표현으로부터 데이터를 재구성하는 것은 역 직렬화 (deserializing) 라고 부릅니다. 직렬화와 역 직렬화 사이에서, 객체를 표현하는 문자열은 파일이나 데이터에 저장되거나 네트워크 연결을 통해 원격 기계로 전송될 수 있습니다.

참고

JSON 형식은 데이터 교환을 위해 현대 응용 프로그램들이 자주 사용합니다. 많은 프로그래머가 이미 이것에 익숙하므로, 연동성을 위한 좋은 선택이 됩니다.

객체 x 가 있을 때, 간단한 한 줄의 코드로 그것의 JSON 문자열 표현을 볼 수 있습니다:

>>> import json
>>> json.dumps([1, 'simple', 'list'])
'[1, "simple", "list"]'

dump()라는 dumps() 함수의 변종은 객체를 텍스트 파일 로 직렬화합니다. 그래서 f 가 쓰기를 위해 열린 텍스트 파일 이면, 이렇게 할 수 있습니다:

json.dump(x, f)

객체를 다시 디코드하려면, f 가 읽기를 위해 열린 텍스트 파일 객체일 때:

x = json.load(f)

이 간단한 직렬화 테크닉이 리스트와 딕셔너리를 다룰 수 있지만, 임의의 클래스 인스턴스를 JSON 으로 직렬화하기 위해서는 약간의 수고가 더 필요합니다. json 모듈의 레퍼런스는 이 방법에 대한 설명을 담고 있습니다.

더 보기

pickle - 피클 모듈

JSON 에 반해, pickle 은 임의의 복잡한 파이썬 객체들을 직렬화할 수 있는 프로토콜입니다. 파이썬에 국한되고 다른 언어로 작성된 응용 프로그램들과 통신하는데 사용될 수 없습니다. 기본적으로 안전하지 않기도 합니다: 믿을 수 없는 소스에서 온 데이터를 역 직렬화할 때, 숙련된 공격자에 의해 데이터가 조작되었다면 임의의 코드가 실행될 수 있습니다.