4.3 for 반복문    [doc]    [smts]

프로그램에서 같은 코드를 변수값만 바꿔가며 반복해서 해야 하는 경우는 빈번하게 발생한다. 이런 경우를 위해서 반복문이 사용된다. C 언어에서 사용하는 반복문은 for 와 while 그리고 do~while 세 가지가 있으며 가장 많이 쓰이는 것은 for 반복문이다.

for문 이후의 블럭이 정해진 수만큼 반복해서 수행이 된다. 초기실행문은 반복을 시작할 때의 초기값을 설정하는 부분이다. 만약 10번 반복해야 하고 초기값이 0이라면 이 부분에 0을 설정하는 실행문이 들어가야 한다. 만약 반복조건이 거짓이 되면 그 순간 반복문을 빠져 나가게 된다. 변환문은 매 반복이 끝나고(즉 명령문n이 끝난 다음) 반복조건이 참일 때 수행되는 명령문이다. 여기서 변수의 값을 증가 혹은 감소시킨다든가 하는 실행문이 위치하게 된다.

 다음 예제를 보자

이 예제는 단순히 화면에 0부터 9까지 출력하는 프로그램이다. for구문이 수행되는 단계를 기술하면 다음과 같다.

      ① 반복문에 진입하기 전에 초기 실행문은 한 번 수행된다.

      ② 조건식을 검사한다.

      ③ 조건식이 참이라면 반복명령문(들)을 실행한다.

      ④ 변환문을 수행한 후 ②로 돌아간다.

위의 예제에서는 변환문은 ia++ 이다. ia는 0부터 시작해서 10보다 작을 경우 루프를 돌며 반복문을 수행한다. 즉 10번 반복문을 수행한다.

초기 실행문에 아예 변수의 선언을 해도 된다.

이 예는 앞의 경우와 반대로 10부터 1까지 카운트다운을 하는 프로그램이다. 이 경우 변수 ia는 반복문이 시작될 때 생성되고 반복문이 종료되면 소멸된다. 즉, 반복문이 종료되면 변수 ia는 사용할 수 없다. 단, 이 기능은 C99 이후부터 지원하므로 gcc 를 실행할 때 ‘-std=c99’ 옵션을 반드시 추가해야 한다. 만약 C++컴파일러를 사용한다면 (g++) 별다른 옵션 조절없이 이 기능을 사용할 수 있다.

 이제 for 반복문을 사용하여 1부터 100까지의 총합을 구하는 프로그램을 작성해 보자.

for 문 뒤에 실수로 세미콜론을 붙이지 않도록 주의한다. 즉

이와 같이 되면 문법적으로는 오류가 없으나 의도하지 않게 반복문이 수행되지 않을 것이다. 또한 for문 뒤에 오는 명령어가 하나뿐이라면 중괄호{}를 생략할 수 있어 좀더 간결하게 프로그램을 작성할 수 있다.

하지만 반복문에 속한 명령문이 하나 뿐일지라도 중괄호로 포함해 주면 가독성 측면에서 좀 더 낫다.

 다른 예로 구구단을 출력하는 프로그램을 for 반복문을 이용하여 작성해 보자.

이 예제에서 변수 ia는 단수를 지정하며 다음과 같이 3단을 출력한다.

for문을 중첩해서 사용할 수 도 있다. 다음 예제는 2단부터 9단가지 출력하는 프로그램이다.

초기 실행문은 콤마(,)로 연결하여 여러 변수를 동시에 초기화시킬 수도 있다.

초기실행문에서 선언된 변수는 반복문이 종료된 이후에는 사용할 수 없다. 즉, 이 경우 변수 ia와 isum은 반복문이 종료된 후 소멸되므로 사용할 수 없다. 변환문도 콤마로 구분하여 여러 변수를 동시에 변화시켜줄 수 있다. 또한 조건은 ||연산자나 &&연산자를 이용하여 다중 조건을 체크할 수도 있다. 혹은 리턴값을 가진 함수를 이용하여 그 값을 비교할 수도 있다.

 만약 isum 변수를 반복문 종료 후에도 사용하고 싶다면 반드시 for문 밖에서 선언해야 한다. 다음 예는 1부터 100까지의 합을 구하는 예이다.

   for 반복문 바깥에서 선언된 변수는 반복문이 종료된 이후에도 사용할 수 있다.

4.2 다중조건 분기문     [doc]    [stms]

 만약 if 명령으로 여러 가지의 경우를 따져서 수행하려고 하면 if ~ else 문이 다중으로 중첩되어 프로그램의 가독성을 떨어뜨린다. 예를 들어서 어떤 정수형 변수의 값이 0일 때, 1일 때, 2일 때, 등등에 수십 가지에 대해서 동작이 다르게 수행되어야 하는 경우 if ~ else 명령보다는 여기에서 소개할 switch ~ case 명령을 사용하는 것이 가독성이나 수행 속도 면에서 훨씬 효율적이다.

 switch ~ case 명령의 기본적인 문법은 다음과 같다.

switch명령 바로 다음에 오는 변수가 case 다음의 값1이나 값2에 해당하는 값이 있는지 판별한 후에 해당하는 값이 있으면 거기에 속한 명령문을 수행한다. case뒤에 오는 것은 반드시 하나의 값이어야 하며 조건이나 여러 값은 올 수 없다. 해당하는 값이 없을 경우에는 default 로 설정된 ‘명령문n’을 수행하게 된다. 필요에 따라 default문은 생략할 수도 있다.

 이 명령을 쓸 때 주의할 점은 다음과 같다.

1. switch문 뒤에 오는 변수는 반드시 정수형 (char, short, int, long과 각각의 unsigned형) 이어야 한다

2. case 에 포함된 명령어들의 끝에는 반드시 break문을 써야 한다.

 다음 예제는 정수(명령)를 하나 입력받아서 1이면 “Robot turned left.”이라고 표시하고, 2라면 “Robot turned right.”라고 표시하고 3이면 “Robot stopped.”이라고 표시한다. 만약 1, 2, 3중 아무 것도 아니라면 “illegal command.”라고 표시하는 간단한 프로그램이다. 흔히 하기 쉬운 실수가 case문이 끝나는 곳에 break문을 빼먹는 것인데 초보자들은 유의해야 한다.

이 예제와 같이 세 가지 정도는 if ~ else 문으로 구현해도 상관 없으나 경우의 수가 많아 지는 곳에는 switch ~ case 문이 훨씬 더 효율적이다.

if 명령문은 조건을 제어하기 위해서 사용된다. 문법은 다음과 같다.

보다시피 아주 간단한 문장으로 조건문이 참인지 거짓인지 판별하여 조건이 참이면 바로 뒤의 중괄호 {}로 묶인 실행문들을 수행하고, 참이 아니면 수행하지 않고 다음으로 넘어간다.

 만약 실행문이 하나라면 굳이 중괄호로 묶을 필요는 없으나 가독성을 높이기 위해서 중괄호를 항상 사용한다. 예를 들면 다음과 같다.

 if 문을 사용할 때는 몇 가지 주의할 점이 있다. 먼저 조건은 반드시 괄호로 감싸야 한다는 점이고 괄호 안의 조건은 참과 거짓을 판별할 수 있어야 한다. C언어는 내부적으로 정수 0을 거짓으로 취급하고 그 이외의 수는(보통은 1값) 모두 참으로 취급한다는 점을 유의하자. 아래의 예에서 sa=10이라는 대입문은 무조건 수행되고 예2에서 sb=sc라는 대입문은 절대로 수행되지 않는다. (왜?)

또한 조건문에서 가장 하기 쉬운 실수가 ‘==’를 ‘=’로 잘 못 사용하는 경우인데 이 경우 논리적인 버그가 발생하게 된다. 예를 들면

위와 같은 경우에는 la=lb라는 표현식은 변수 la에 변수 lb값을 대입하고 그 자체로 변수 lb값인 1을 갖게 된다. 따라서 의도와 다르게 lc=10이라는 명령은 무조건 수행되게 된다. 만약 lb변수값이 0이라면 lc=10이라는 명령은 절대로 수행되지 않는다. 따라서 아래와 같이 프로그램을 수정해야 할 것이다.

또한 실수하기 쉬운 예가 다음과 같다.

이 예의 경우 if 조건 다음의 세미콜론 ‘;’에 의해 수행문이 종료되기 때문에 조건과 관계없이 lb=lc명령이 수행된다. 실제 프로그래밍을 하다보면 쉽게 하는 실수이니 눈여겨보기 바란다.

다음의 두 예는 서로 다른 프로그램이다. 첫 번째 예는 괄호가 없기 때문에 if 조건이 첫 번째 문장에만 적용되어서 ia의 값과는 상관없이 sc++이 수행되지만, 두 번째 예는 ia가 10값일 때에만 sc++이 수행된다.

이번에는 if 문과 항상 같이 다니는 else문에 대해서 알아보자. 기본적인 문법은 아래와 같다.

else문에 포함된 명령어집합은 if 조건이 거짓일 경우 수행된다. 또한 if와 else를 조금 확장해 보면 if ~ else if 문이 된다.

조건문1이 참이면 명령문1을 수행하고 조건문1이 거짓이고 조건문2가 참이면 명령문2가 수행되며, 두 조건 다 거짓일 경우 명령문 3이 수행된다.

 다음 예제는 하나의 정수를 입력받아서 3의 배수인지 아닌지를 판별하여 화면에 표시해주는 예제이다. 3의 배수라면 3으로 나눈 나머지가 0일 것이고 아니라면 3으로 나눈 나머지가 0이 아니라는 사실을 이용하면 쉽게 프로그램을 작성할 수 있다.

 사용자가 입력받은 수의 절대값을 출력하는 프로그램 예를 들면 다음과 같다. 입력된 수가 양수냐 아니냐에 따라서 수행되는 일이 달라진다.

이 프로그램에서 입력된 수가 양수이면 그대로 출력하고 음수라면 -1을 곱해서 출력하는 간단한 방법을 사용했다.

 다음 예는 입력된 정수가 음수인지, 0인지, 양수인지를 판별하는 예이다. if-else문이 중첩되어 사용되었음을 눈여겨보아야 한다.

다음은 사용자로부터 입력 받은 문자 하나가 알파벳 소문자라면 ‘lower case’ 라고 화면에 출력하는 예제이다.

이 예제에서 비교문 (‘a’<=ch && ch<=’z’)는 (97<=ch && ch<=122) 와 동일하다. 문자는 내부적으로 아스키코드로 간주되기 때문이다.

 위 예제어서 대문자의 경우 “upper case’라고 출력하고 숫자의 경우 ‘digit’이라고 츌력하는  부분을 추가하면 다음과 같다.

이와 같이 if - else if 문은 얼마든지 중첩하여 사용할 수 있다.