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💻 코리아IT아카데미 신촌 - 프로그래밍 학습 자료
C++ 프로그래밍Unit 14: 파일 입출력과 스트림Topic 2: 이진 파일과 직렬화

Topic 2: 이진 파일과 직렬화 - 효율적인 데이터 저장의 비밀 💾

🎯 학습 목표

  • 텍스트 파일과 이진 파일의 차이점을 이해할 수 있다
  • 이진 파일을 읽고 쓰는 방법을 익힐 수 있다
  • 객체 직렬화의 개념과 필요성을 파악할 수 있다
  • 구조체와 클래스를 파일에 저장하고 불러올 수 있다
  • 게임 캐릭터 데이터를 효율적으로 관리할 수 있다

📸 사진 vs 글 - 이진 파일의 이해

텍스트 파일 = 글 📝

// 텍스트 파일에 저장된 숫자 1234
"1234"  // 4개의 문자: '1', '2', '3', '4'
// 크기: 4바이트

이진 파일 = 사진/음악 🖼️🎵

// 이진 파일에 저장된 숫자 1234
01001101 10010010  // 실제 이진 데이터
// 크기: 4바이트 (int형)

사진을 메모장으로 열면 깨져 보이는 이유:

  • 사진은 이진 데이터 (색상 정보)
  • 메모장은 텍스트로 해석하려고 함
  • → 깨져 보임! 🤯

🆚 텍스트 파일 vs 이진 파일 비교

구분텍스트 파일이진 파일
저장 방식문자로 변환해서 저장메모리 상태 그대로 저장
파일 크기상대적으로 큼상대적으로 작음
사람이 읽기가능 📖불가능 🚫
처리 속도느림 (변환 필요)빠름 (직접 복사)
용도설정 파일, 로그이미지, 게임 데이터

실제 크기 비교 예시

// 텍스트 파일에 저장
int num = 1234567890;
// "1234567890" → 10바이트
 
// 이진 파일에 저장  
int num = 1234567890;
// 실제 int 값 → 4바이트 (60% 절약!)

📂 이진 파일 쓰기 - write() 함수

기본 문법

file.write(reinterpret_cast<const char*>(&데이터), sizeof(데이터));

간단한 숫자 저장 예제

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
 
int main() {
    // 이진 파일로 열기 (ios::binary 플래그!)
    ofstream binFile("numbers.dat", ios::binary);
    
    if (!binFile.is_open()) {
        cout << "❌ 파일을 열 수 없습니다!" << endl;
        return 1;
    }
    
    // 저장할 데이터들
    int playerScore = 95000;
    double playerHealth = 87.5;
    bool isAlive = true;
    
    cout << "💾 이진 데이터 저장 중..." << endl;
    
    // 이진 데이터로 저장
    binFile.write(reinterpret_cast<const char*>(&playerScore), sizeof(playerScore));
    binFile.write(reinterpret_cast<const char*>(&playerHealth), sizeof(playerHealth));
    binFile.write(reinterpret_cast<const char*>(&isAlive), sizeof(isAlive));
    
    binFile.close();
    
    cout << "✅ 이진 파일 저장 완료!" << endl;
    cout << "파일 크기: " << sizeof(playerScore) + sizeof(playerHealth) + sizeof(isAlive) << " 바이트" << endl;
    
    return 0;
}

📖 이진 파일 읽기 - read() 함수

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
 
int main() {
    // 이진 파일에서 읽기
    ifstream binFile("numbers.dat", ios::binary);
    
    if (!binFile.is_open()) {
        cout << "❌ 파일을 읽을 수 없습니다!" << endl;
        return 1;
    }
    
    // 읽어올 변수들
    int playerScore;
    double playerHealth;
    bool isAlive;
    
    cout << "📂 이진 데이터 로딩 중..." << endl;
    
    // 이진 데이터 읽기 (저장한 순서와 동일하게!)
    binFile.read(reinterpret_cast<char*>(&playerScore), sizeof(playerScore));
    binFile.read(reinterpret_cast<char*>(&playerHealth), sizeof(playerHealth));
    binFile.read(reinterpret_cast<char*>(&isAlive), sizeof(isAlive));
    
    binFile.close();
    
    // 읽어온 데이터 출력
    cout << "🎮 ===================" << endl;
    cout << "  점수: " << playerScore << " 🏆" << endl;
    cout << "  체력: " << playerHealth << " ❤️" << endl;
    cout << "  생존: " << (isAlive ? "살아있음 😊" : "죽음 💀") << endl;
    cout << "🎮 ===================" << endl;
    cout << "✅ 이진 파일 로딩 완료!" << endl;
    
    return 0;
}

🎯 객체 직렬화 - 구조체 저장

게임 캐릭터 구조체 저장하기

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
 
// 게임 캐릭터 구조체
struct GameCharacter {
    char name[50];  // string 대신 char 배열 사용 (크기 고정)
    int level;
    int hp;
    int mp;
    int gold;
    double experience;
};
 
// 캐릭터를 이진 파일에 저장
void saveCharacter(const GameCharacter& character, const string& filename) {
    ofstream file(filename, ios::binary);
    
    if (!file.is_open()) {
        cout << "❌ 캐릭터 저장 실패!" << endl;
        return;
    }
    
    // 구조체 전체를 한 번에 저장!
    file.write(reinterpret_cast<const char*>(&character), sizeof(character));
    file.close();
    
    cout << "✅ " << character.name << " 캐릭터 저장 완료! 💾" << endl;
}
 
// 캐릭터를 이진 파일에서 로드
bool loadCharacter(GameCharacter& character, const string& filename) {
    ifstream file(filename, ios::binary);
    
    if (!file.is_open()) {
        cout << "❌ 캐릭터 로드 실패!" << endl;
        return false;
    }
    
    // 구조체 전체를 한 번에 읽기!
    file.read(reinterpret_cast<char*>(&character), sizeof(character));
    file.close();
    
    cout << "✅ " << character.name << " 캐릭터 로드 완료! 📂" << endl;
    return true;
}
 
// 캐릭터 정보 출력
void printCharacter(const GameCharacter& character) {
    cout << "⚔️ ========================" << endl;
    cout << "   캐릭터명: " << character.name << endl;
    cout << "   레벨: " << character.level << " 📊" << endl;
    cout << "   HP: " << character.hp << " ❤️" << endl;
    cout << "   MP: " << character.mp << " 💙" << endl;
    cout << "   골드: " << character.gold << " 💰" << endl;
    cout << "   경험치: " << character.experience << " ⭐" << endl;
    cout << "⚔️ ========================" << endl;
}
 
int main() {
    GameCharacter hero;
    int choice;
    
    cout << "🎮 캐릭터 관리 시스템 🎮" << endl;
    
    while (true) {
        cout << "\n1. 새 캐릭터 생성 👤" << endl;
        cout << "2. 캐릭터 저장 💾" << endl;
        cout << "3. 캐릭터 로드 📂" << endl;
        cout << "4. 캐릭터 정보 보기 👁️" << endl;
        cout << "5. 종료 🚪" << endl;
        cout << "선택: ";
        cin >> choice;
        
        switch (choice) {
            case 1: {
                cout << "\n🆕 새 캐릭터를 생성합니다!" << endl;
                cout << "캐릭터명: ";
                cin >> hero.name;
                
                hero.level = 1;
                hero.hp = 100;
                hero.mp = 50;
                hero.gold = 100;
                hero.experience = 0.0;
                
                cout << "✅ " << hero.name << " 캐릭터가 생성되었습니다!" << endl;
                break;
            }
            
            case 2: {
                string filename = string(hero.name) + ".dat";
                saveCharacter(hero, filename);
                break;
            }
            
            case 3: {
                cout << "로드할 캐릭터명: ";
                string charName;
                cin >> charName;
                
                string filename = charName + ".dat";
                if (loadCharacter(hero, filename)) {
                    printCharacter(hero);
                }
                break;
            }
            
            case 4: {
                if (strlen(hero.name) > 0) {
                    printCharacter(hero);
                } else {
                    cout << "❌ 캐릭터가 없습니다!" << endl;
                }
                break;
            }
            
            case 5:
                cout << "👋 프로그램을 종료합니다!" << endl;
                return 0;
                
            default:
                cout << "❌ 잘못된 선택입니다!" << endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

🏆 고급 예제: 다중 캐릭터 저장 시스템

여러 캐릭터를 하나의 파일에 저장

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cstring>
using namespace std;
 
struct RPGCharacter {
    char name[30];
    char jobClass[20];  // 직업
    int level;
    int hp;
    int mp;
    int strength;
    int intelligence;
    int gold;
};
 
class CharacterManager {
private:
    vector<RPGCharacter> characters;
    string saveFile = "party.dat";
    
public:
    // 새 캐릭터 추가
    void createCharacter() {
        if (characters.size() >= 4) {
            cout << "❌ 파티는 최대 4명까지만 가능합니다!" << endl;
            return;
        }
        
        RPGCharacter newChar = {};
        
        cout << "🆕 새 캐릭터 생성" << endl;
        cout << "이름: ";
        cin >> newChar.name;
        
        cout << "직업 (전사/마법사/도적/성직자): ";
        cin >> newChar.jobClass;
        
        // 직업별 기본 스탯 설정
        newChar.level = 1;
        newChar.gold = 100;
        
        if (strcmp(newChar.jobClass, "전사") == 0) {
            newChar.hp = 120;
            newChar.mp = 30;
            newChar.strength = 15;
            newChar.intelligence = 8;
        } else if (strcmp(newChar.jobClass, "마법사") == 0) {
            newChar.hp = 80;
            newChar.mp = 100;
            newChar.strength = 8;
            newChar.intelligence = 15;
        } else if (strcmp(newChar.jobClass, "도적") == 0) {
            newChar.hp = 90;
            newChar.mp = 50;
            newChar.strength = 12;
            newChar.intelligence = 10;
        } else if (strcmp(newChar.jobClass, "성직자") == 0) {
            newChar.hp = 100;
            newChar.mp = 80;
            newChar.strength = 10;
            newChar.intelligence = 12;
        }
        
        characters.push_back(newChar);
        cout << "✅ " << newChar.name << " (" << newChar.jobClass << ") 생성 완료! ⚔️" << endl;
    }
    
    // 모든 캐릭터를 파일에 저장
    void saveParty() {
        if (characters.empty()) {
            cout << "❌ 저장할 캐릭터가 없습니다!" << endl;
            return;
        }
        
        ofstream file(saveFile, ios::binary);
        if (!file.is_open()) {
            cout << "❌ 파일 저장 실패!" << endl;
            return;
        }
        
        // 캐릭터 수 저장
        size_t count = characters.size();
        file.write(reinterpret_cast<const char*>(&count), sizeof(count));
        
        // 각 캐릭터 저장
        for (const auto& character : characters) {
            file.write(reinterpret_cast<const char*>(&character), sizeof(character));
        }
        
        file.close();
        cout << "✅ 파티 데이터 저장 완료! 💾" << endl;
        cout << "총 " << count << "명의 캐릭터가 저장되었습니다." << endl;
    }
    
    // 파일에서 캐릭터들 로드
    void loadParty() {
        ifstream file(saveFile, ios::binary);
        if (!file.is_open()) {
            cout << "❌ 저장된 파티가 없습니다!" << endl;
            return;
        }
        
        // 캐릭터 수 읽기
        size_t count;
        file.read(reinterpret_cast<char*>(&count), sizeof(count));
        
        characters.clear();
        
        // 각 캐릭터 로드
        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
            RPGCharacter character;
            file.read(reinterpret_cast<char*>(&character), sizeof(character));
            characters.push_back(character);
        }
        
        file.close();
        cout << "✅ 파티 데이터 로드 완료! 📂" << endl;
        cout << "총 " << count << "명의 캐릭터가 로드되었습니다." << endl;
    }
    
    // 파티 정보 출력
    void showParty() {
        if (characters.empty()) {
            cout << "❌ 파티에 캐릭터가 없습니다!" << endl;
            return;
        }
        
        cout << "\n👥 ==== 현재 파티 정보 ====" << endl;
        for (size_t i = 0; i < characters.size(); i++) {
            const auto& character = characters[i];
            cout << "[" << (i + 1) << "] " << character.name 
                 << " (" << character.jobClass << ")" << endl;
            cout << "    레벨: " << character.level << " | "
                 << "HP: " << character.hp << " | "
                 << "MP: " << character.mp << endl;
            cout << "    힘: " << character.strength << " | "
                 << "지능: " << character.intelligence << " | "
                 << "골드: " << character.gold << "💰" << endl;
            cout << endl;
        }
        cout << "👥 ========================" << endl;
    }
};
 
int main() {
    CharacterManager manager;
    int choice;
    
    cout << "🎮 RPG 파티 관리 시스템 🎮" << endl;
    
    while (true) {
        cout << "\n1. 캐릭터 생성 👤" << endl;
        cout << "2. 파티 저장 💾" << endl;
        cout << "3. 파티 로드 📂" << endl;
        cout << "4. 파티 보기 👁️" << endl;
        cout << "5. 종료 🚪" << endl;
        cout << "선택: ";
        cin >> choice;
        
        switch (choice) {
            case 1:
                manager.createCharacter();
                break;
                
            case 2:
                manager.saveParty();
                break;
                
            case 3:
                manager.loadParty();
                break;
                
            case 4:
                manager.showParty();
                break;
                
            case 5:
                cout << "👋 게임을 종료합니다!" << endl;
                return 0;
                
            default:
                cout << "❌ 잘못된 선택입니다!" << endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

⚠️ 이진 파일 사용 시 주의사항

1. 플랫폼별 차이점

// Windows와 Linux에서 int 크기가 다를 수 있음
// 해결책: 고정 크기 타입 사용
#include <cstdint>
int32_t fixedSizeInt;  // 항상 4바이트

2. string 클래스 문제

// ❌ 잘못된 방법
struct BadExample {
    string name;  // 포인터만 저장됨!
};
 
// ✅ 올바른 방법  
struct GoodExample {
    char name[50];  // 실제 데이터 저장
};

3. 읽기/쓰기 순서 일치

// 저장 순서와 로드 순서가 반드시 같아야 함!
// 저장: name → level → hp
// 로드: name → level → hp (동일한 순서!)

💡 핵심 정리

  • 이진 파일: 데이터를 메모리 상태 그대로 저장하는 방식
  • 장점: 빠른 속도, 작은 파일 크기, 정확한 데이터 보존
  • 단점: 사람이 읽을 수 없음, 플랫폼 의존성
  • write(): 이진 데이터를 파일에 쓰기
  • read(): 이진 데이터를 파일에서 읽기
  • 직렬화: 객체나 구조체를 파일에 저장 가능한 형태로 변환
  • 플래그: ios::binary로 이진 모드 지정 필수

✅ 실습 체크리스트

🚀 다음 시간 예고

다음 시간에는 스트림 조작자와 포매팅에 대해 알아볼 거예요!

  • 출력 형식을 예쁘게 만드는 스트림 조작자들
  • setw, setprecision, setfill 등의 활용법
  • 게임 스코어보드 같은 정렬된 출력 만들기
  • 소수점, 진법, 정렬 등 다양한 포매팅 기법

“이진 파일로 더 빠르고 효율적인 데이터 저장을! 💾⚡”

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