1. 화면의 첫 번째 줄에는 영문 이름을, 두 번쩨 줄에는 학번을 표시하고 세 번제 줄에는 생년월일을 출력하는 프로그램을 작성하라.

2. 정수형 변수 a, b, c 를 각각 선언하고 a에는 1, b에는 2를 대입한 후 c 에는 a와 b의 곱을 대입하는 프로그램을 작성하라. (두 수의 곱은 ‘*’ 연산자를 사용한다.)

3. 10진수 32456을 16진수로 표시하고 16진수 A9B7 을 10진수로 표시하는 프로그램을 작성하라. 또한 2진수 110011110010을 10진수로 표시하라.

4. float형 변수 pi 에 원주율(3.141592)를 저장하고 float형 변수 e 에 자연상수(2.718281)울 저장하라. 그리고 그 수를 float형 변수 sum에 저장하라.

5. 자연상수(2.718281...)를 E라는 상수로 정의하라. 그리고 원주율(3.141592)를 PI로 정의하라. 이후에 float형 변수 sum을 두 수의 합으로 초기화하라. 문제 4번 과의 차이점이 무엇인가 설명하라.

6. 숫자값인 164 을 계산해서 화면에 십진수와 16진수로 표시하는 프로그램을 작성하라.

7. sizeof 연산자는 주어진 데이터형의 바이트수를 반환해주는 매크로이다. 예를 들어서 sizeof(short)는 short형이 2바이트를 차지하기 때문에 2를 반환한다. 이것을 이용하여 char, short, int, long, long long, float, double, long double 형의 바이트 수를 화면에 모두 표시하는 프로그램을 작성하라.

 C/C++ 에서 typedef명령은 데이터형을 식별자로 대체하여 사용하게 해주는 명령이다. (type definition 두 단어를 조합해서 만든 듯 하다.)  다른 포스트에서 설명한 #include, #define 과 같은 전처리 명령어와 달리 #이 붙지 않고 끝에 세미콜론 ; 이 붙는다는 점에 유의하자.

 예를 들면 다음과 같다.

첫 번째 줄의 예를 보면 unsigned char 형을 uchar라는 새로운 이름(식별자)으로 정의하였고 두 번째 줄은 int 형을 INCEHES와 FEET라는 새로운 이름으로 정의하였다. 이후로는 다음과 같이 변수를 정의할 수 있다.

여기에서 ucA와 ucB는 unsinged char형이고 length와 width는 int형 변수이다.

  이렇게 이름을 새로 정의함로써 얻어지는 장점들은 다음과 같다.

❶ 긴 이름의 데이터형을 짧은 이름으로 대체할 수 있다.

❷ 자료형에 추가적인 의미를 부여할 수 있다.

또한 이 typedef명령어는 나중에 소개할 열거형(enum)과 구조제(struct)와 조합해서 자주 쓰이기도 한다.

 printf()함수는 기본적으로 첫 번째 인자인 문자열을 화면에 표시해주는 역할을 하는 함수로서 stdio.h 헤더화일에 정의되어 있다. 함수와 헤더화일에 대한 개념은 차후에 설명하도록 하고 여기에서는 기본적인 사용법만 익히고 넘어가도록 하겠다. 이 함수를 사용하기 위해서는 반드시 프로그램 시작 부분에 stdio.h를 인클루드시켜야 한다.

printf()함수 안에서 변수의 값을 표시하는데 쓰이는 문자를 서식 문자’라고 한다. 변수의 출력에 많이 쓰이는 서식문자를 다음 표에 정리하였다.

[표 1] printf()함수의 서식 문자

그리고 앞의 예제에서도 자주 사용되었듯이 ‘\n' 문자는 다음 줄 맨 첫 칸으로 돌아가라는 동작을 수행하게 하는 특수 문자이다. 이와같이 printf()함수 내에서 사용되는 문자 ’\’를 이스케이프(escape)문자라고 한다. 이것을 이용한 몇 가지 자주 사용되는 문자는 다음과 같다.

[표 2] printf()함수의 특수 제어 문자

한글자판에서는 역슬래시(backward slash)가 원화 기호 ₩로 표시되므로 유의하자.

위의 프로그램에서 usA값의 두 가지 출력 출력값과 문자열을 출력하는 세 번째 printf()함수의 사용법을 눈여겨 보도록 하자.

 #define은 상수를 이름으로 정의하거나 매크로 함수를 정의할 때 사용하는 전처리문이다. (전처리문이란 컴파일을 수행 하기 전 소스 코드를 변환시켜주는 명령어들을 말한다.)  #define을 잘 활용하면 가독성이 향상된 프로그램을 만들 수 있고 프로그램을 수정하기에 효율적으로 작성할 수 있다. 기본 형식은 다음과 같다.

NAME은 그 뒤에 있는 숫자를 대신해서 사용할 명칭이다. 맨 끝에 세미콜론(;)이 붙지 않음에 유의하자.

다음 예를 보자.

두 번째 줄을 보면 다음과 같이 작성되어 있는데

이것은 3.14라는 실수값을 PI라는 이름으로 사용하겠다는 정의이다. 실제로 프로그램상에서 printf()함수 안에서 사용되었다. 이 코드는 전처리기에 의해서 컴파일 전에 다음과 같이 내부적으로 수정된다.

따라서 처음부터 직접 위와 같이 작성하나 #define 문을 사용해서 PI라는 기호로 작성하나 내부적으로는 아무런 차이가 없다. 하지만 다른 사람이 볼 때 PI라는 ‘의미를 유추할 수 있는 기호’를 사용하는 것과 3.14라는 숫자를 직접 사용하는 것과는 차이가 있다.

 더 큰 문제는 3.14라는 상수 값을 예를 들어 3.1415로 변경시켜야 할 경우가 발생했을 때이다. 위와 같이 프로그램했을 경우 세 곳을 모두 고쳐야 하지만 #define문을 사용한 경우에는 정의한 곳 한 곳만 고치고 다시 컴파일 해주면 된다. 이 예에는 세 곳이지만 프로그램이 길어진다면 수십 곳, 수백 곳이 될 수도 있을 것이다.

 전술한 바와 같이 #define문으로 상수에 적절한 이름을 부여하는 것은 프로그램의 가독성 측면이나 수정의 용이함 등을 따질 때 그 활용도가 상당히 높다고 할 수 있다.

 C/C++을 실습할 수 있는 도구는 매우 종류가 다양한데 유료인 것도 있고 무료로 사용할 수 있는 것들도 많이 있다. 본 교재에서는 무료로 사용할 수 있는 것들 중 “CodeLite” 이라는 오픈소스(open source) IDE를 사용하도록 하겠다. CodeLite은 무료로 사용할 수 있다는 장점과 윈도우즈와 OS X 뿐만 아니라 리눅스에서도 동일한 환경으로 사용 가능하다. 그리고 C/C++ 언어오에 PHP로도 개발할 수 있으므로 C언어에 어느 정도 익숙해진 후 C++로 넘어갈 때에도 동일한 환경에서 같이 실습할 수 있다는 장점도 가지고 있다. 따라서 학생들이 C/C++언어 실습을 하기에 유용한 툴이라고 개인적으로 생각되어 본 포스트에서는 이것의 간략한 사용법에 대해서 설명하도록 하겠다.

 설치 프로그램은 홈페이지(www.codelite.org)에서 다운로드받을 수 있으며 검색엔진에서 ‘codelite’라고 검색하면 쉽게 찾아갈 수 있다.

[그림 1] codelite IDE의 외형

 codelite를 설치한 후 C/C++프로그램을 작성하는 방법을 간략히 소개하면 다음과 같다. 먼저 File>New>Project 를 선택한다. 그러면 새로운 프로젝트를 생성할 수 있는 대화상자가 나타난다. '프로젝트(project)'라는 것은 하나의 C/C++ 프로그램이 여러 개의 파일들로 분산되어 있는 경우에 그 파일들을 하나로 묶어서 관리하는 단위를 나타낸다. 프로그램이 길어질 때는 하나의 화일에 모든 소스코드를 담는 것이 아니라 여러 개의 화일에 분산시켜서 관리하는 것이 일반적인데 이는 여러 명이 하나의 프로그램을 작성할 때 효율적이기도 하다.

[그림 2] 새로운 프록젝트를 생성하는 메뉴

이 [그림 2]와 같이 File>New>New Project 메뉴를 선택하거나 시작화면에서 New Projcet 항목을 선택하면 새로운 프로젝트를 생성할 수 있다.

 이후에 이 창에서 C 언어의 경우  'Simple executable (gcc)' 항목을 선택한 후 (C++은 'Simple executable (g++)') 프로젝트 이름을 기입하면 Project path에 지정된 폴더 하위에 입력한 프로젝트 이름으로 새로운 폴더가 생성되고 이후에 모든 파일들은 그 폴더 안에서 생성되고 관리된다.

[그림 3] 생성할 프로젝트의 종류를 선택하는 창

[그림 4] 프로젝트으 이름과 경로를 선택하는 창

[그림 5] 새로운 프로젝트가 만들어진 후 자동으로 생성된 프로그램

생성된 프로젝트의 src폴더에 보면 main()함수가 포함된 화일명이 main.c로 자동으로 만들어진다.지정한다. 이제 단축키 [ctrl]+[f5]를 누르면 프로젝트가 컴파일 된 후 실행이 되고 콘솔창에서 그 결과를 확인할 수 있다.

 자동으로 생성되는 프로그램(C/C++의 경우)은 다음과 같다. C 프로그램은 src폴더 밑에 main.c 파일에, C++의 경우 main.cpp 파일이 생성된다.

다른 부분은 나중에 이해하더라도 일단 printf()함수는 표준 출력(standard output)으로 입력된 문자열을 내보내는 기능을 수행한다는 것은 알아두자. 일단 현 단계에서 표준 출력은 디스플레이 장치(모니터)라고 이해하여도 된다. 이 프로그램을 실행하면 “hello world”라는 문자열이 화면에 표시될 것이다. 이것을 바꿔서 자신의 영문 이름이 화면에 표시되도록 해보자.

1.4 C 프로그램 개발 과정    [DOC]    [SMTS]

 C 프로그램을 개발하는 데 있어서 일반적으로 다음과 같은 도구들이 필요하다.

❶ 텍스트 에디터 (text editor)

• 프로그램을 입력, 편집, 수정할 수 있는 도구.

❷ 컴파일러 (compiler)

• ‘컴파일(compile)’은 프로그래밍 언어로 작성된 코드를 컴퓨터가 이해하고 실행할 수 있도록 기계어(machine language)로 번역하는 것을 의미한다.

• ‘컴파일러’는 이러한 일을 수행하는 실행 프로그램이다.

• 특별히 C 프로그램 코드를 기계어로 번역해 주는 것을 ‘C 컴파일러’라고 한다.

❸ 디버거 (debugger)

• 디버거는 프로그램의 실행시키면서 프로그램의 동작을 확인하고 오동작을 수정할 수 있는 도구이다.

개발 편의성을 높이기 위해서 이 세 가지를 하나로 통합한 도구를 IDE (intergrate development environment)라고 한다.

C 언어로 프로그램을 개발하는 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 사용자(프로그래머)는 C 언어 문법에 맞추어 프로그램을 작성한다.

2. 이것을 컴파일하여 오브젝트(object)파일을 생성한다.

3. 문법상 오류가 발생하였다면 소스코드를 수정한 후 2단계로 돌아간다.

4. 오브젝트 파일을 링크(link)하여 실행프로그램(exe파일)을 생성한다.

5. 프로그램을 실행하여 오동작이 일어난다면 수정한 후 다시 2단계로 돌아간다.

보통 ❷,❹번 과정은 IDE상에서 빌드(build)명령을 내리면 소스코드에 문법상 오류가 없다면 저절로 진행되어 실행파일이 생성된다. 따라서 오브젝트파일은 자동적으로 생성되어 링크하는 과정이 진행되므로 사용자 입장에서는 이 오브젝트 파일에 신경 쓸 필요가 없다.

[그림 1.4.1] C 프로그램 개발 과정 개념도

프로그램을 작성하다 보면 필연적으로 오류(error)가 발생한다. 오류는 크게 문법적인 오류와 논리적인 오류로 구분할 수 있다.

• 문법적인 오류(syntex error)는 명령이 문법에 맞지 않다거나 혹은 단순히 타이핑을 실수했다든가 함수명이나 변수명을 잘 못 작성한 경우로서 컴파일러에서 체크하여 메시지를 발생하므로 수정하는 것은 그다지 어렵지 않다.

• 논리적인 오류(logical error)는 프로그램의 실행이 의도와는 다르게 되는 것으러서 보통 버그(bug)라고 칭한다. 논리적인 오류를 수정하는 과정은 디버깅(debugging)이라고 하며 문법적인 오류를 수정하는 경우보다 그 작업이 복잡하고 어려우므로 디버거(debugger)라는 도구를 사용하게 된다.

여기서 "debug"라는 용어는 문자 그대로 "벌레를 제거한다"는 의미이다. 버그는 곤충을 뜻하는데 프로그램을 "디버깅(debugging) 한다."는 것은 작성된 코드 안에서 잘못된 부분이나 예기치 않게 발생 된 오류의 원인을 찾아 해결해 나가는 일련의 과정을 의미한다. "디버그"라는 용어가 만들어지게 된 유래에 관해서는 다소 논란의 여지가 있긴 하지만 가장 잘 알려진 이야기는 2차 세계대전이 끝난 직후인 1947년 하버드 대학에서 일어났던 마크Ⅱ(MARKⅡ) 컴퓨터와 그레이스 호퍼(Admiral Grace Hopper)의 일화이다.

[그림 1.4.2] 그래이스 호퍼와 ‘bug’ 리포트

1947년 여름, 당시 호퍼는 하버드 대학에서 마크2 컴퓨터를 이용해 연구 중이었는데 컴퓨터가 자주 고장을 일으켰다고 한다. 호퍼와 동료들은 고장의 원인을 찾기 위해 컴퓨터 내부를 들여다보며 조사하던 중, 릴레이(relay)의 접점 사이에 끼어 들러붙어 죽어있는 나방(moth) 한 마리를 발견하게 된다. 실제로 컴퓨터 시스템 안에 벌레가 있었고 이로 인한 누전으로 컴퓨터가 오작동한 것이다. 그녀와 동료들이 문제가 된 나방이 조심스럽게 제거되자(de-bugged) 컴퓨터는 다시 정상적으로 작동하게 되었다. 호퍼는 이때 제거했던 나방을 자신의 일지에 테이프로 붙여두고 "발견된 버그의 첫 실제 사례(first actual case of bug being found.)"라고 기록하였다.

[그림 1.4.3] 그래이스 호퍼의 기록

이 사건 이후 그레이스 호퍼는 컴퓨터 프로그램에서 오류의 원인을 찾고, 추적하고, 발견된 문제들을 제거하거나 수정하면서 해결해 나가는 일련의 과정을 "debugging"이란 용어로 표현하게 된다. 그리고 이후에는 컴퓨터 프로그래머들이 문제를 일으키는 오류나 잘못된 소스 코드를 가리켜 "bug"라고 표현하기 시작했다.

 비트 이동(shift) 연산자는 방향에 따라 두 가지가 있는데 <<연산자는 왼쪽 이동 연산자이고 >>는 오른쪽 이동 연산자이다. 쉬프트(shift)는 비트의 자리를 이동시킨다는 용어인데 이 연산자의 오른쪽에 적인 숫자의 자리수만큼 순차적으로 이동시킨다. 사용 문법은 var<<n (혹은 var>>n) 이며 변수 var을 n비트 좌측(혹은 우측)으로 이동시킨다.

비트들이 자리 이동을 하게 되면 밀려나서 버려지는 비트들이 있으며 반대로 채워야되는 자리가 생기게 되는데 두 가지 경우가 약간 차이가 있다. 먼저, 왼쪽으로 비트들을 이동시키는 << 연산자의 경우 비트들이 왼쪽으로 자리를 이동하게 되면 비는 공간을 0으로 채우게 되며 자리 이동으로 인해 밀려나가는 비트들은 모두 버려지게 된다.

반면, 오른쪽으로 비트들을 이동시키는 >>연산의 경우는 오른쪽으로 밀려나가는 비트들은 버려지지만 좌측에 생기는 빈 공간에는 부호가 없는 데이터형이면 0으로, 반대로 부호가 있는 데이터형은 부호를 유지시키기 위해서 원래 변수 값의 최상위비트(MSB)로 채운다. (주의할 것)

 예를 들어 (unsigned char) ucx=5 라면 ucx<<= 2 명령에 의해 원래 (0b00000101)이 (0b00010100) 십진수로 20이 된다. 왼쪽으로 쉬프트는 2를 곱하는 효과가 있으므로 2번 쉬프트하면 4를 곱한 효과가 난다.

반대로 ucx>>=2 는 결과값이 (0b00000001)이 된며 오른쪽으로 쉬프트하는 것은 2로 나눈 효과가 있게 된다. 이 경우 ucx변수가 부호가 없는 데이터형이기 때문에 최상위비트는 0으로 채워진다.

 만약 부호가 있는 데이터형 변수 (char) ca=-2 이라면 2진수로 표현하면 0b11111110 이다. 이것을 cA>>=1 연산을 한 결과는 0b11111111이 된다 (십진수로는 –1이다.). 이 경우는 부호가 있는 데이터형이기 때문에 최상위 비트가 원래 부호비트값인 1로 채워지는 것이다.

 다음 예제를 입력하고 결과를 확인해 보자.

이진수로는 0b00000101, 0b00101000, 0b00000010 에 각각 해당된다.

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