C 언어 문법 snippet

C 언어 문법 snippet

2019, Oct 20    


목차


  • C언어 컴파일, 링크, 빌드의 의미

  • declaration(선언)과 definition(정의) 차이

  • char[]와 char*의 차이

  • const char *와 char const *의 차이

  • 문자 상수 리스트

  • 조건 연산자 (? : )

  • 쉬프트 연산자 («, »)

  • printf 출력 관련

  • scanf 입력 관련

  • 변수 주소 구조

  • sizeof 관련

  • int main(int argc, char* argv[])

  • 중복 선언 방지 팁


C언어 컴파일, 링크, 빌드의 의미


  • 출처 : https://opentutorials.org/module/1594/9734
  • 초창기의 컴퓨터는 기계어로 프로그래밍을 했습니다. 그러나 기계어는 사람이 이해하기 아주 어려워서, 이를 보다 편하게 사용하기 위해 다음과 같은 방법을 생각하였습니다.
  • 기계어의 집합을 더 간단하게 표현하는 텍스트 문서를 만드는 방법입니다. 예를 들어 C는 긴 코드를 간단하게 표현하기 위해 함수나 매크로(macro)를 사용할 수 있는데, 기계어로 10줄짜리의 코드를 매크로 A로 정의하고 문서에는 A만 써넣는 경우를 생각해보겠습니다.


  • 먼저 이 텍스트 문서를 기계어로 자동 번역하는 프로그램 A를 만듭니다.
  • 텍스트 문서를 프로그램 A를 이용하여 기계어로 자동 번역한다. 이 프로그램을 실행하면 위에서 예시로 작성한 문서의 A가 기계어 10줄로 번역됩니다.
  • 이렇게 하면 필요할 때 마다 텍스트 문서만 수정하여 프로그램을 간단하게 만들 수 있습니다. 위 내용을 순서에 맞게 다시 설명해 보겠습니다.


  • ① 일정한 형식으로 작성된 문서를 기계어로 자동 번역하는 프로그램 A를 먼저 만듭니다.
  • ② 프로그램을 만들 때마다 A가 번역할 수 있도록 일정한 형식으로 문서를 작성합니다.
  • ③ 문서 작성이 완료되면 프로그램 A를 실행하고 파일을 넘겨서, A가 자동으로 번역해준 기계어 파일을 얻습니다.


  • 바로 여기서 사용되는 프로그램 A를 컴파일러(compiler)라고 하고, 이 때 작성한 일정한 형식의 컴퓨터 명령을 소스 코드(source code), 소스 코드가 저장된 텍스트 파일을 소스 코드 파일(source code file) 또는 간단히 소스 파일(source file), 그리고 이를 번역하는 행위를 컴파일(compile)이라고 합니다.


  • 컴퓨터가 발전하고 작성하는 소스 코드의 양이 늘어남에 따라, 한 파일에 모든 소스 코드를 작성하는 방식이 불편하다는 것을 깨닫게 되었습니다. 따라서 사람들은 소스 코드를 다른 파일에 분리하는 방법을 생각해 냅니다. - 원래 하나였던 파일을 분리했으므로, 프로그램을 완성하려면 분리했던 파일은 모두 연결해야 합니다.
  • 이렇듯 분리된 파일을 모아 하나의 실행 가능한 파일을 만들면 이를 두고 파일들을 링크(link)했다고 하고, 이때 사용되는 프로그램을 링커(linker)라고 한다.


  • 종합하면, 우리는 기계어를 이용하지 않고 실행 파일을 생성하기 위해 다음의 순서를 거치게 됩니다.
  • ① 소스 코드를 작성하고 파일로 저장합니다.
  • ② 저장한 소스 파일을 컴파일러를 이용하여 컴파일 합니다. 이 때, 오브젝트 파일이 생성됩니다.
  • ③ 컴파일러가 생성한 오브젝트 파일들을 링커를 이용하여 링크 합니다. 이 떄, 실행 가능한 오브젝트 파일이 생성됩니다.
  • ④ 링커는 실행 가능한 오브젝트 파일을 생성합니다. 컴파일러가 생성하는 파일과 링커가 생성하는 파일의 차이는 생성한 목적 파일이 실행 가능 하느냐에 있습니다.
  • ⑤ 컴파일과 링크 과정을 합쳐 빌드(build)라고 하고, 이때 사용되는 프로그램을 빌더(builder)라고 합니다.


declaration(선언)과 definition(정의) 차이


  • C/C++ 언어 관련 글을 읽다가 보면 declaration과 definition이라는 용어가 나오는데 그 차이점에 대하여 알아보겠습니다.
  • 먼저 declaration(선언)에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
  • 변수 선언은 컴파일러에 변수명, 변수 타입 그리고 초깃값이 정의되어 있다면 초깃값 까지 전달하는 역할을 합니다. 즉, 변수 선언은 컴파일러에 어떤 변수에 대한 상세한 정보를 주는 역할을 합니다.
  • 그러면 definition(정의)는 무슨 역할을 할까요?
  • 정의는 선언한 변수가 어디에 저장되는지를 나타냅니다. 즉, 변수가 메모리 영역에 할당되는 순간을 정의라고 합니다.


  • 보통 C언어에서는 선언과 정의가 동시에 발생합니다. 그래서 전혀 차이가 없어 보입니다.
  • 예를 들면 선언과 정의가 동시에 발생하는 것이 다음과 같습니다.


int a; //선언과 정의가 동시에 적용


  • C언어의 변수에서는 선언과 정의가 보통 동시에 발생하기 때문에 차이점을 잘 모를 수 있으나 함수에서는 차이점이 확연히 나타납니다.
  • 함수의 선언 또한 컴파일러에게 함수의 상세한 정보를 알려줍니다. 즉,함수명, 리턴타입, 매개변수 등등을 컴파일러에 전달해줍니다.


int add(int, int) // 함수의 선언


  • 위 함수의 선언은 함수명, 리턴 타입 그리고 2개의 매개변수가 있다는 것을 컴파일러에 알려줍니다.
  • 하지만 이 단계에서는 아직 함수가 메모리에 할당되지는 않습니다.


// 함수의 정의
int add(int a, int b)
{
    return (a+b);
}


  • 정의 단계에서는 위 함수가 메모리 영역에 할당됩니다.


  • 정리해 보겠습니다.
  • Declaration(선언): 변수나 함수는 여러번 선언될 수 있고 이 단계에서는 메모리에 할당되지 않습니다. 이 단계에서는 컴파일러에 변수나 함수의 정보만 알려줍니다.
  • Definition(정의): 변수나 함수는 딱 한번 정의되고 이 단계에서 메모리에 할당됩니다.


char[]와 char*의 차이


  • 문자열을 정의하는 방법에는 두가지 방법인 char[]와 char*가 있습니다.
  • 두 방법의 차이는 char str[] = "abc";에서 str은 문자열 변수이고 char* s = "abc";는 문자열 상수입니다. 즉 문자열 변수는 변경이 가능하지만 문자열 상수는 변경이 불가능 합니다.


const char *와 char const *의 차이


  • const char *와 char const *의 차이점에 대하여 알아보도록 하겠습니다.


const char * : pointer to constant


  • pointer to constant는 포인터가 가리키는 값이 변경될 수는 없고 포인터가 변경될 수는 있습니다.


Drawing

  • 즉 위 그림과 같이 포인터가 가리키는 주소 자체를 주소1 에서 주소2로 변경하는 것은 가능하지만 만약 주소1의 값을 값1’로 바꾸려고 하면 에러가 납니다.
  • 따라서 pointer to constant에서는 포인터가 가리키는 값이 상수가 됩니다.
  • 아래 코드를 보면 포인터는 변경될 수 있지만 포인터가 가리키는 값이 변경되면 에러가 발생합니다.
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 

int main()
{
	char a = 'A', b = 'B';
	const char* ptr = &a;

	//*ptr = b; 포인터가 가리키는 값이 변경되는 것은 에러가 발생합니다.
	 

	// 포인터는 변경될 수 있습니다.
	printf("value pointed to by ptr: %c\n", *ptr);
	ptr = &b;
	printf("value pointed to by ptr: %c\n", *ptr);
}


char const * : constant pointer


  • 반면에 char const *는 const의 위치가 변경되어 상수화 되는 대상이 변경됩니다. 먼저 이런 방법은 constant pointer라고 합니다.
  • constant pointer는 포인터 주소값을 상수화 시킵니다. 즉, 주소값이 변경이 안됩니다.
  • 반면에 주소가 가리키는 값에 대한 제한은 없기 때문에 값은 변경할 수 있습니다.


Drawing

  • 예를 들면 위 코드와 같이 주소값은 변경할 수 없지만 주소값이 가리키는 값은 변경이 가능합니다.
  • 이 내용을 코드로 알아보면 다음과 같습니다.


// char* const p 
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 

int main()
{
	char a = 'A', b = 'B';
	char* const ptr = &a;
	printf("Value pointed to by ptr: %c\n", *ptr);
	printf("Address ptr is pointing to: %d\n\n", ptr);

	//ptr = &b; 주소값을 변경하는 것은 오류가 발생합니다.

	// 포인터가 가리키는 주소의 값을 변경하는 것은 가능합니다.
	*ptr = b;
	printf("Value pointed to by ptr: %c\n", *ptr);
	printf("Address ptr is pointing to: %d\n", ptr);
}


  • 정리하면 const char* 즉, pointer to constant는 포인터가 가리키는 대상(값)이 상수화 됩니다. 따라서 포인터 변수가 가지는 주소값은 변경 가능하지만 주소가 가리키는 값은 변경 불가합니다.
  • 반면 char const *즉, constant pointer는 포인터 주소값이 상수화가 됩니다. 따라서 포인터 변수가 가지고 있는 주소값은 변경 불가능 합니다. 하지만 주소값이 가리키는 값에 대한 제약은 없으므로 값 변경은 가능합니다.


const char const * : constant pointer to constant


  • 앞에서 설명한 pointer to constant 조건과 constant pointer의 조건을 결합한 형태입니다.
  • 따라서 포인터 변수의 주소값을 변경하는 것도 불가능하고 주소값이 가리키는 값을 변경하는 것도 불가능합니다.


// C program to illustrate 
//const char * const ptr 
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 

int main() 
{ 
	char a ='A', b ='B'; 
	const char *const ptr = &a; 
	
	printf( "Value pointed to by ptr: %c\n", *ptr); 
	printf( "Address ptr is pointing to: %d\n\n", ptr); 

	// ptr = &b; illegal statement (assignment of read-only variable ptr) 
	// *ptr = b; illegal statement (assignment of read-only location *ptr) 

}


  • 위 코드를 보면 const char *cost ptr로 생성된 포인터 변수는 주소값을 바꾸는 것과 주소값이 가리키는 값을 변경하는 것 모두가 금지됩니다.


문자 상수 리스트


  • \n : printf() 함수 등에 의해 출력을 다음 줄로 이동하는 역할
  • \t : 4개 또는 8개의 공백을 띄는 역할
  • \\ : 역슬래쉬를 문자 또는 문자열에서 사용
  • \0 : 널 문자임을 표시


조건 연산자 (? : )


  • (조건) ? (조건이 참) : (조건이 거짓) 형태로 사용되며 예를 들어 1 < 3 ? 1 : 0 이라는 예제가 있으면 1이 선택됩니다.
  • 조건 연산자는 중첩해서 사용할 수 있으며 예를 들어 max_value = (x > y) ? x : (y > 5) ? y : (x + y);와 같이 사용할 수 있습니다.


쉬프트 연산자 («, »)


  • 쉬프트 연산자인 <<를 이용하면 *2 와 >> /2 를 효과적이고 빠르게 계산할 수 있습니다. 왜냐하면 비트 자체를 이동시키는 것이기 때문입니다.
  • a << 3 이란 연산의 결과를 쉽게 이해하려면 \(a \times 2^{3}\)과 같이 이해하면 됩니다.
  • a >> 3 의 결과는 \(\text{int}(a \times 2^{-3})\)으로 이해하면 됩니다.


printf 출력 관련


  • printf의 conversion specifier(변환(형식) 지정자)는 %[flags][width][.precision][length]specifier 형태를 갖습니다.
  • 예를 들면 아래와 같습니다.


printf("%10.5hi", 256);


  • 먼저 위 형식 중 flag 부터 알아보도록 하겠습니다.
  • - : -를 flag로 사용하면 출력할 때, width를 고려하여 왼쪽으로 붙여서 출력합니다. 물론 기본 값은 width를 고려하여 오른쪽으로 붙여서 출력하는 방법입니다.
  • + : +를 flag로 사용하면 출력할 때, 양의 값에도 +를 붙여서 출력합니다. 물론 기본값은 양의 값에는 부호를 붙이지 않습니다.
  • ` ` (space) : flag로 빈칸을 사용하면
  • # :
  • 0 : width를 지정하였을 때, 남는 자리를 0으로 채웁니다.


  • 그 다음 width를 알아보도록 하겠습니다.
  • 숫자 : width로 숫자를 넣으면 출력할 최소 문자 갯수가 됩니다. 출력할 문자의 갯수가 width 보다 작으면 기본적으로 빈칸으로 출력되고 출력할 문자의 갯수가 width 보다 많으면 width와 상관 없이 출력할 모든 문자열을 출력합니다.
  • * :


  • 그 다음 .precision에 대하여 알아보겠습니다.
  • .number :
  • * :


  • conversion specifier의 형식들을 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.
  • %a : 부동 소수점 수, 16진수, p 표기법
  • %A : 부동 소수점 수, 16진수, P 표기법
  • %c : 한 글자
  • %d 또는 %i : 부호가 있는 10진(decimal) 정수(integer)
  • %e : 부동 소수점 수, e 표기법
  • %E : 부동 소수점 수, E 표기법
  • %f : 부동 소수점 수, 10진수 표기. double의 경우 %lf 사용
  • %g : 값에 따라서 %e 또는 %f를 자동으로 적용. 소수점 아래 자리수가 4자리 보다 많을 때 또는 값이 6자리 수 보다 클 때, %e 적용됨
  • %G : 값에 따라서 %E 또는 %f를 자동으로 적용. 소수점 아래 자리수가 4자리 보다 많을 때 또는 값이 6자리 수 보다 클 때, %E 적용됨
  • %o : 부호가 없는 8진(octal) 정수
  • %p : 포인터 주소값
  • %s : 문자열
  • %u : 부호가 없는 10진 정수
  • %x : 부호가 없는 16진 정수, 소문자 알파벳 사용
  • %X : 부호가 없는 16진 정수, 대문자 알파벳 사용
  • %% : 퍼센트 기호 출력


  • printf("%9d\n", 12345); : ` 12345` 출력됨. 9자리 포맷을 맞추되 부족한 자릿수는 빈칸으로 둡니다.
  • printf("%09d\n", 12345); : 000012345 출력됨. 9자리 포맷을 맞추되 부족한 자릿수는 0으로 채웁니다.
  • printf("%.2f\n", 3,141592); : 3.14 출력됨. 소숫점 2자리 까지 출력하고 그 아래는 반올림합니다.


  • printf 함수의 return 값은 출력한 문자의 갯수입니다. 예를 들어 n = printf("hello")이면 n에 5가 저장됩니다. 5는 출력된 문자열인 hello의 길이 입니다.


scanf 입력 관련


  • scanf의 서식에 빈칸을 두면 whitespace 문자들을 입력받습니다. 예를 들어 scanf("%d %d", &a, &b);라고 입력 받으면 변수 a와 b를 구분해서 입력 받을 때, 스페이스( ), 탭(\t), 엔터(\n)를 통해 구분할 수 있습니다.
  • whitespace 끼리는 동일하게 적용되므로 scanf("%d\n%d", &a, &b); 또는 scanf("%d\t%d", &a, &b);라고 정의하여도 스페이스( ), 탭(\t), 엔터(\n)를 통해 구분할 수 있습니다. 물론 스페이스를 통해 구분하는 것이 입력이 편하고 보기에도 편하기 때문에 스페이스로 구분하는 것이 일반적입니다.


  • scanf의 서식에 whitespace가 아닌 특정 문자가 들어오면 입력 시 반드시 그 문자를 입력해주어야 합니다. 왜냐하면 그 문자를 구분자로 삼아서 입력받기 때문입니다.
  • 예를 들어 scanf("%d,%d", &a, &b);로 입력하면 반드시 ,를 입력해 주어야 두 정수를 구분해서 입력받을 수 있습니다.
  • 같은 원리로 scanf("%dA%d", &a, &b);라면 반드시 A를 입력해 주어야 두 정수를 구분해서 입력받을 수 있습니다.
  • 여기서 조심할 것은 %d,%d와 같은 경우 1 ,2와 같이 입력하면 정상적으로 정수 2가 입력되지 않는데 그 이유는 %d,%d에는 공백문자가 없지만 입력할 때에는 , 앞에 공백 문자가 있기 때문입니다. 이런 점을 고려하여 문자를 입력해 주어야 문제가 없습니다.
  • 만약에 어떤 구분 문자도 없이 scanf("%d%d", &a, &b);로 입력된다면 whitespace 문자를 기준으로 구분하게 됩니다.


  • scanf에서 입력 받은 문자를 무시할 때에는 *를 이용합니다.
  • 예를 들어 scanf("%*d %d", &a);를 실행한 후 1 2를 입력하면 첫번째 입력 받은 1은 무시되고 변수 a에 2가 입력됩니다.
  • 이 방법 또한 scanf("%*d,%d", &a);와 같이 구분자로 특정 문자들과 섞어서 사용할 수 있습니다.


  • 문자열을 입력 받을 때, 특정 문자를 무시하면서 받고싶을 수 있습니다. 예를 들어 Hello world를 한번에 입력받아야 하는데 중간에 공백 문자가 있으면 구분되어 받기 때문입니다.
  • 이 때, 사용할 수 있는 방법이 [^문자] 입니다. 이 방법은 ^뒤에 오는 문자들이 입력될 때 까지 계속 받는다는 뜻입니다.
  • 예를 들어 scanf("%[^\n]s", str); 라고 입력 하면 \n이 입력 될 때 까지 계속 입력 받고 \n이 입력되면 구분자로 삼아서 입력을 마칩니다. 이 방법으로 Hello world를 입력하고 마지막에 엔터를 누르면 문자열 전체가 str에 입력 됩니다. 이 방법은 문자열을 입력 받을 때에만 유효합니다.
  • [^문자]에서 문자에는 여러 문자들이 들어갈 수 있습니다. 예를 들어 scanf("%[^,-]s", str); 라고 입력하면 ,와 -가 들어오면 구분자로 입력하게 됩니다. 즉, 이 때에는 기존에 사용하던 whitespace 문자들은 구분자가 되지 않습니다.


변수 주소 구조


  • 포인터를 이용하여 변수의 시작 주소와 끝 주소를 입력하면 변수의 크기를 알 수 있습니다.
  • 다음 코드는 int형 (4바이트), char형 (1바이트), 구조체(선언된 자료형 크기들의 총합)의 크기를 알 수 있습니다.
  • 특히 포인터 변수에 증감 연산자를 이용하면 데이터형의 크기만큼 증감된다는 것을 확인할 수 있습니다. 일반 변수에 대한 증감 연산은 크기가 1씩 증감하는 것과 차이가 있습니다.



sizeof 관련


  • sizeof를 이용할 때, 정적 배열과 동적 배열에서의 사용 시 고려해야 할 점에 대하여 확인해 보겠습니다.
  • 정적 배열의 주소에 sizeof를 이용하면 배열 전체의 크기가 반환되는 반면, 동적 배열의 주소에 sizeof를 이용하면 포인터의 크기만 반환됩니다.
  • 정적 배열 주소의 크기를 구하는 경우 비록 주소의 크기이지만 배열 전체의 크기가 반환되는 이유는 정적 배열의 경우 compile 단계에서 배열의 크기를 알 수 있기 때문에 배열의 대표 주소의 크기를 구하면 배열의 크기가 반환 되도록 설정되었습니다. 반면 동적 배열의 경우 runtime 단계에서 배열의 크기를 알 수 있기 때문에 배열의 대표 주소의 크기는 단순히 포인터 변수의 크기만 반환하도록 되어있습니다.
  • 또한 함수의 파라미터로 정적 배열을 입력 받은 경우에는 주소의 크기가 포인터 변수의 크기만 반환하도록 되어 있습니다. 파라미터로 넘겨 받을 때에는 call by pointer 방식으로 넘겨 받기 때문에 포인터의 크기 만큼만 함수로 전달됩니다.



  • 위에서 설명한 이유를 이해하여 문자열 배열의 크기와 문자열의 길이의 차이점에 대하여 명확하게 이해할 수 있습니다.



  • 위 코드의 str1은 배열의 크기는 100이지만 문자열의 길이는 5가 됩니다. 문자열의 길이에서 NULL 문자는 제외됩니다.
  • str2의 경우 배열의 크기는 NULL 문자를 포함하여 5이지만 문자열의 길이는 5가 됩니다.
  • str3, str4도 동일한 원리로 이해할 수 있습니다.
  • 마지막으로 str5는 동적 할당을 통하여 문자열의 공간을 생성한 것입니다. 이 때에는 sizeof의 결과가 배열의 크기가 아니라 문자열 포인터의 크기가 반환됩니다. 반면 strlen을 이용한 문자열 길이는 앞선 예와 똑같이 5가 출력됩니다.


int main(int argc, char* argv[])


  • 컴파일을 통하여 실행 파일을 만들었을 때, 그 실행 파일에 parameter를 전달하려면 main 함수를 다음과 같이 선언해야 합니다.


int main(int argc, char* argv[]){

	if(argc > 2){
		// argv[1] 부터 이용한다.
	}

}


  • argc는 파라미터의 갯수를 저장하고 argv는 각 파라미터를 문자열 형태로 저장하게 됩니다.
  • 컴파일 후 생성된 실행 파일의 이름이 main 이라고하면 실행할 때, ./main 와 같이 실행할 수 있다고 가정하겠습니다.
  • 이 때, 기본적으로 argc는 1이고 argv[0]은 ./main이 저장됩니다. 즉, 실행한 명령어가 저장됩니다. 만약 실행할 때, 절대 경로를 이용하여 실행하였다면 현재 경로도 이용할 수 있으니, 응용을 잘 하면 유용하게 사용할 수 있습니다.
  • 만약 ./main aaa와 같이 실행하면 뒤에 aaa라는 파라미터가 argv[1]로 전달됩니다. 즉 문자열로 전달됩니다. ./main aaa bbb와 같이 실행하면 argv[2]에는 bbb가 전달됩니다. 즉, 공백 문자를 통하여 파라미터를 구분합니다.


중복 선언 방지 팁


  • 한 프로젝트에서 많은 코드를 다루다 보면 같은 헤더를 중복 참조하여 그 헤더의 변수나 함수들을 중복으로 선언하는 에러가 발생하곤 합니다.

  • 이 때, 다음 팁들을 차례대로 이용하여 문제를 해결해 나아갈 수 있습니다.

  • ① #ifndef 를 사용하는 방법 입니다. 예를 들어 다음과 같습니다.


// sample.h

#ifndef __SAMPLE_H__
#define __SAMPLE_H__

// 코드 //

#endif


  • 위 코드를 설명하면 #ifndef __SAMPLE_H__ 즉, SAMPLE_H 이란 매크로가 선언되지 않았으면 아래 코드를 실행하는 것입니다.
  • 이 때 #ifndef 다음에 바로 SAMPLE_H 을 선언하는 영역이 있습니다. 따라서 매크로를 이 시점에 선언하기 때문에 다음에 이 헤더 파일을 접근하면 #ifndef 라인을 통과할 수 없어서 중복 선언하지 않게 됩니다.


  • ② 어떤 헤더 파일에 어떤 목적으로 변수를 선언하여 여러 파일에서 접근하여 사용하려고 할 때가 있습니다. 이 때에도 중복 선언 문제가 발생할 수 있습니다.
  • 이 문제를 쉽게 해결 할 수 있는 방법은 static 키워드를 사용하여 헤더 파일에 있는 변수를 선언하는 것입니다.
  • 이 방법이 효과가 있는 이유는 static 키워드를 이용하여 선언된 변수는 전체 프로그램에서 딱 한번 메모리에 영역이 할당되기 때문입니다.
Twitter Facebook Google+
# c # c language # c 언어