NASA는 C 코드를 이렇게 짠다고? - 입력과 출력

포비·2025년 10월 8일

NASA C STYLE GUIDE

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8. 입력과 출력(Input and Output)

이 장에서는 C 프로그램의 입출력(I/O) 에 대한 NASA의 권장 원칙을 다룬다.
NASA의 코딩 표준은 단순한 기능 구현이 아니라,
안정성과 재현성(reproducibility) 을 보장하기 위한 구체적 설계 철학을 담고 있다.

8.1 일반 원칙(General Principles)

표준 입출력 함수의 사용 제한
- printf(), scanf() 등은 디버깅용으로만 사용하며,
  운영 중인 코드에서는 입출력 함수를 직접 구현하거나 래핑(wrapping) 해야 한다.
- 이는 입력 데이터의 형식과 출력 결과의 제어를
  완전히 예측 가능하게 만들기 위함이다.
모든 입출력은 검증(validation)을 거쳐야 한다
- 외부로부터의 입력은 반드시 유효성 검사를 수행한다.
```
if (input_value < MIN || input_value > MAX) {
    report_error();
}
```
모든 출력은 목적을 명확히 해야 한다
- 화면, 파일, 네트워크, 버퍼 등 출력 대상을 명시하고
  출력 형식을 일관되게 유지한다.

8.2 파일 입출력(File Input/Output)

1. 파일 열기 및 닫기(Open/Close)

파일을 열 때는 반드시 반환값을 검사하여 오류를 처리한다.

FILE *fp;

fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    report_error("파일 열기 실패");
}

파일을 닫을 때도 fclose()의 반환값을 검사한다.

if (fclose(fp) != 0) {
    report_error("파일 닫기 실패");
}

2. 파일 포인터 관리

동일한 파일 포인터를 여러 함수가 공유하지 않도록 한다.
파일 접근은 명확한 소유자(owner function) 가 담당한다.
다중 스레드 환경에서는 파일 접근을 동기화(synchronization) 해야 한다.

8.3 표준 입력/출력(Standard I/O)

입력 함수 사용
- scanf() 대신 fgets()를 사용하는 것을 권장한다.
```
char buffer[100];
fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
```
  이유: scanf()는 버퍼 오버플로우 위험이 크고, 예외 처리가 어렵기 때문이다.
출력 함수 사용
- printf()는 디버깅 목적에 한정한다.
  실제 운용 코드에서는 별도의 로그 출력 함수를 만들어야 한다.
```
void log_message(char *msg) {
    fprintf(logfile, "%s\n", msg);
}
```
출력 형식 명시
- 출력 포맷 문자열은 항상 명시적으로 작성한다.
  예: "%d", "%f", "%s"
  암시적 형식 변환은 허용되지 않는다.

8.4 오류 메시지와 로그(Error Messages and Logging)

표준 오류 스트림 사용
- 경고나 오류 메시지는 반드시 stderr로 출력한다.
```
fprintf(stderr, "Error: invalid input.\n");
```
일관된 오류 형식 유지
- 모든 오류 메시지는 동일한 포맷을 사용한다.
```
[ERROR] <function_name>: <description>
```
  예:
```
[ERROR] read_data: 파일 포인터가 NULL입니다.
```
로그 파일 관리
- 로그 파일은 주기적으로 닫고 새로 연다.
  (파일 크기 초과로 인한 시스템 문제 방지)
- 로그는 시간 정보, 함수명, 상태 코드를 포함해야 한다.
```
fprintf(logfile, "[%s] %s(): status=%d\n", timestamp, func_name, status);
```

8.5 형식화된 입출력(Formatted I/O)

출력 정렬 및 폭 지정
- 수치 출력 시 자리 폭(width)과 소수점 자릿수를 명확히 지정한다.
```
printf("%10.3f", value);
```
- 이렇게 하면 데이터 정렬이 일정하게 유지되고,
  로그나 표 형태의 출력 시 가독성이 높아진다.
입력 포맷의 명확성
- 입력 데이터 형식은 반드시 문서화(documented) 되어야 하며,
  코드는 해당 형식만 처리하도록 제한한다.
로케일(locale) 독립성 보장
- 숫자 구분자나 소수점(. vs ,)과 같은 로케일 의존 동작을 피한다.
  모든 I/O는 ASCII 기준으로 처리한다.

8.6 이진 입출력(Binary I/O)

이식성 문제 주의
- 구조체를 이진 파일로 직접 쓰거나 읽는 행위는 금지된다.
  (컴파일러마다 padding 규칙이 다르기 때문)
- 반드시 필드 단위로 명시적 변환 후 기록한다.
```
fwrite(&header.version, sizeof(int), 1, fp);
```
엔디언(endian) 처리
- 다중 플랫폼 간의 파일 호환성을 위해
  항상 바이트 순서 변환 함수를 작성한다.
```
uint16_t swap16(uint16_t x) {
    return (x << 8) | (x >> 8);
}
```
파일 구조 정의
- 이진 파일은 명확한 구조체 포맷 정의서를 가져야 하며,
  각 필드의 크기와 순서를 문서로 기록해야 한다.

8.7 인터페이스 계층화(I/O Abstraction Layer)

NASA는 입출력을 계층화(abstraction) 하여 관리한다.

상위 계층: 업무 로직 (데이터 사용)
중간 계층: I/O 관리 모듈 (파일, 네트워크)
하위 계층: 실제 입출력 장치 드라이버

이 구조를 통해 입출력 장치의 변경이 프로그램 전체에 영향을 미치지 않는다.

8.8 입력 검증(Input Validation)

입력 길이 검사
- 모든 문자열 입력은 최대 길이를 확인해야 한다.
```
if (strlen(input) >= MAX_SIZE) {
    report_error("입력 초과");
}
```
유효한 문자 검사
- 제어 문자나 비ASCII 문자는 거부한다.
```
if (!isprint(ch)) {
    report_error("잘못된 문자");
}
```

값 범위 검사

수치 입력은 명확한 범위 내에서만 허용한다.

if (temperature < -100 || temperature > 200) {
    report_error("온도 범위 오류");
}

8.9 출력 검증(Output Validation)

출력 성공 확인
- fprintf() 또는 fwrite()의 반환값을 검사한다.
- 출력 실패 시 즉시 오류를 기록한다.
출력 버퍼 플러시
- 모든 출력 후에는 fflush()를 호출한다.
  (데이터 손실 방지)
이중 기록 방지
- 동일 데이터를 두 번 이상 기록하지 않도록
  출력 로직의 흐름을 명확히 한다.

마무리를 하며

NASA의 입출력 규칙은
안전성, 일관성, 이식성을 최우선으로 한다.
모든 입력은 검증되어야 하며, 모든 출력은 예측 가능한 형식으로 제어되어야 한다.
이는 단순한 코딩 규칙이 아니라, 미션 크리티컬 시스템에서 오류를 0으로 줄이기 위한 절대 원칙이다.

번역을 하며 틀린 부분이 있을 수 있으니 유의해서 봐주시고,
잘못된 점이나 수정이 필요하다면 댓글로 부탁드립니다.

원문: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19950022400/downloads/19950022400.pdf

포비

백이되고 싶은 곰입니다.

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