혼자 공부하는 C - CH1, CH2

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  • 프로그래밍 언어는 정확한 표현 규칙을 정의해 놓은 것.
  • C언어는 1972년에 켄 톰슨이 Unix 시스템에 사용하기 위해 개발된 B언어를, 데니스 리치가 발전시켜 만듦.
  • 장점
    • 시스템 프로그래밍이 가능
    • 이식성을 가진 프로그램을 만들 수 있음
    • 함수를 사용한 개별 프로그래밍 가능.

컴파일

  • 프로그래밍 언어는 사람이 읽고 쓰는데 중점적이므로 컴퓨터는 이해하지 못합니다.
  • 소스파일을 기계어로 바꾸어주는 컴파일 (Compile) 과정이 필요합니다.
  • 따라서, 개발을 하기 위해서는 컴파일러 (Compiler)가 필요합니다.



C언어 개발 환경을 갖추어 보자

1. Visual Studio

visual studio 2022 community 버전을 다운받고 설치를 진행합니다.



다운로드



설치는 중간에 워크로드에서 C++를 사용한 데스크톱 개발을 선택해야 하며 다른 것은 모두 계속해주시면 됩니다.



설치 후 실행 화면





2. (WSL) Visual Studio Code

저는 리눅스를 주로 사용하기 때문에 WSL을 이용한 Ubuntu 환경에서 개발환경을 구축해보겠습니다.

  1. Visual studio code 를 다운로드 합니다. 링크

  2. WSL을 설치합니다.
    Microsoft의 설명서 링크

  3. WSL 환경의 터미널에서 필요한 툴을 설치합니다.

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sudo apt install build-essential gdb

설치가 되었는지 버전을 출력을 통해 확인합니다.

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gcc -v
  1. VScode에서 왼쪽 사이드바의 확장에서 Remote-ssh를 설치합니다.
  2. Vscode에서 왼쪽 사이드바의 원격 탐색기를 클릭하고 왼쪽 최상단의 원격을 WSL 대상으로 설정합니다.
  3. 바로 아래의 WSL 대상에서 설치된 Ubuntu 버전에 따라 새 창에서 연결 혹은 현재 창에서 연결을 선택합니다.
  4. 왼쪽 확장 탭에서 **C/C++**을 설치합니다



C/C++ 확장 설치



이제 개발 환경은 구축되었고 상단 탭 File > Open Folder 버튼으로 개발을 진행할 경로를 설정하면 됩니다.

테스트 해보겠습니다. main.c 라는 파일을 생성하고 아래 코드를 작성하였습니다.

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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Be happy");
    return 0;
}

빌드할 속성을 담은 파일을 생성해야 합니다.

  • 터미널 > 기본 빌드 작업 구성 > C/C++: gcc 활성 파일 빌드 (안나타나면 재시작)
  • 선택하면 .vscode/task.json 이 생성되는데 작업공간 (프로젝트)에서 사용할 빌드 정보를 담고있습니다.

이 상태에서

  • 빌드는 Ctrl + Shift + B를 입력하여 진행 할 수 있습니다
    • main.c를 빌드하여 main 이라는 파일이 생상되었고, ./main 으로 터미널에서 실행 가능합니다.
  • 디버깅은 F5를 누르면 진행됩니다
  • 디버깅 없이 실행은 Ctrl + F5를 누르면 진행됩니다.
  • 스크립트 라인 번호 왼쪽을 누르면 중단점 (Breakpoint)가 지정되며 해당 위치에서 멈춥니다. F10을 누르면 한줄한줄 실행이 가능합니다.



상수와 데이터 출력


C 프로그램은 함수로 이루어집니다. 여기서 main은 프로그램의 시작을 의미하며 반드시 있어야합니다.

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int main(void) // Head. function prototype 이라고도 함
{              // Body
    10 + 20;   //
    return 0;  //
}              //



코드 작성에는 규칙을 따라야 합니다.

  1. 세미콜론 ( ; ) 을 사용해 문장의 끝을 표시한다.
  2. 한 줄에 한 문장씩 작성한다.
  3. 일정한 간격으로 들여쓴다. (기본 4칸)



문자열 출력

하나의 글자는 문자, 문자가 여러개 이어지면 문자열

  • a : 문자
  • apple : 문자열



제어 문자 출력

  • \n : new line. 다음 줄로 이동
  • \t : tab
  • \b : backspace. 근데 지우는게 아닌, 한칸 왼쪽으로 이동함.
  • \r : carriage return. 캐리지 리턴. 맨 앞으로 이동.
  • \a : alert. 벨소리



정수와 실수 출력

printf 는 문자를 출력해주므로, 변환 문자를 사용해야한다.

  • %d : decimal로 정수를 나타낸다.
  • %lf : long float으로 실수를 나타낸다. default는 소수점 6자리이다.
    • %.1lf : lf 앞에 .n 을 붙여서 n번째 자리만 나타낼 수 있고, 반올림된다.

정수 상수 표현법

  • 정수는 10진수, 8진수, 16진수로 표현 가능.
  • 2진수로 표현하지 않는 것은 0, 1 두개뿐이라 표현이 길어져서 사용에 비효율 적이기 때문



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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%d\n", 12);
    printf("%d\n", 014);
    printf("%d\n", 0xC);

    printf("%o\n", 12); // oct
    printf("%x\n", 12); // hex 소문자
    printf("%X\n", 12); // hex 대문자
}

// 12
// 12
// 12

// 14
// c
// C



실수 상수 표기법

3가지로 표현 가능하다

  • 소수점 형태 → 0.000314
  • 지수 형태 → 3.14 * 10**-4
  • 정규화 (normalization) 표기법 → 3.14E-4
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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%.1lf\n", 1e6);
    printf("%.7lf\n", 3.14e-5);
    printf("%le\n", 0.0000314);
    printf("%.2le\n", 0.0000314);

    return 0;
}

/*
1000000.0
0.0000314
3.140000e-05
3.14e-05
*/



문자와 문자열 상수 표현법

  • 문자는 작은 따옴표 ’ 로 묶는다.
  • 문자열은 쌍 따옴표 " 로 묶는다.



상수가 컴파일된 후의 비트 형태

코드는 컴파일을 거쳐서 연산자들이 명령어가 되고, 상수는 연산이 가능한 형태로 바뀐다.

상수는 종류에 따라 각기 다른 형태로 바뀐다.

모든 데이터는 비트 (bit)로 바뀐다. 1비트는 0, 1 두 가지 값을 갖는다.

비트가 8개면 1 바이트 (Byte)이고, 2**8가지이다.


정수 상수와 실수 상수의 컴파일

  • 정수 상수를 컴파일 하면 4바이트로 표현된다.
  • 실수는 8바이트로 표현된다.
  • 정수 10, 실수 10.0 을 컴파일 하면 아래처럼 바뀝니다.

정수 10: 00000000 00000000 00000000 00001010

실수 10.0: 01000000 00100100 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

문자 상수의 컴파일

  • 2진수 형태의 아스키 코드 값으로 번역된다.
  • ‘A’ 의 아스키 코드 값은 65이므로 정수상수 65와 같은 형태로 번역된다.
  • 즉, 문자상수는 소스 코드의 문자를 표현하는 방법이고 컴퓨터 안에서는 정수와 같은 형태로 처리된다.



정수 상수가 컴파일 된 후의 비트 형태

양수의 변환

  • 정수는 4바이트 크기의 2진수로 변환됩니다.
  • 4바이트는 8개의 비트가 4개 있는 것이므로, 2**8 * 4 = 255개의 문자를 표현할 수 있습니다.
    • 1비트 : 0∼21−10\sim2^1-1 으로 0~1의 숫자 표현 가능
    • 8비트 : 0∼28−10\sim2^8-1 으로 0~255의 숫자 표현 가능
    • 32비트 : 0∼232−10\sim2^{32}-1 으로 0~4294967295의 숫자 표현 가능

컴파일러는 232−12^{32}-1 보다 큰 상수를 사용하면 자동으로 데이터의 크기를 8바이트로 늘려 처리합니다.

값의 크기와 상관없이 데이터의 크기를 8바이트로 만들고 싶다면,
정수 접미사에 LL (Long Long)을 붙이면 됩니다.


음수의 변환

  • 음수는 절대값을 2의 보수로 바꾸어 처리합니다.
    • 2의 보수: 2진수의 0과 1을 바꾼 상태에서 1을 더한 값.
    • -1: ~ 00000001 → ~11111110 → ~ 11111111

예) -10을 변환하는 과정.

  1. -10 을 절대값으로 변환 → 10
  2. 10을 2진수로 변환 → 00000000 00000000 00000000 00001010
  3. 0과 1을 보수로 바꿈 → 11111111 11111111 11111111 11110101
  4. 1을 더해줌 → 11111111 11111111 11111111 11110110

10 00000000 00000000 00000000 00001010
-10 11111111 11111111 11111111 11110110
합 00000000 00000000 00000000 00000000



실수 상수가 컴파일된 후의 비트 형태

실수는 제한된 데이터 크기에 수를 푠혀가 위해 IEEE 754 표준을 따릅니다.

여러가지 타입이 있으나, 가장 많이 쓰이는 double만 보겠습니다

  • 부호 비트: 가장 왼쪽의 1비트로, 양수는 0, 음수는 1로 표시.
  • 지수부: 다음 11 비트는 지수값을 의미.
  • 소수부: 다음 52비트는 소수값을 의미.

최대값은 지수부분과 소수부분의 가장 큰 값이며, 최소값은 부호 비트만 바꾸면 됩니다.

−1.79×10308∼1.79×10308-1.79\times 10^{308} \sim 1.79\times 10^{308}



위 내용을 활용한 예시로, 학번, 이름, 학점을 출력하는 프로그램을 작성하면 아래와 같습니다.


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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("학번: %d\n", 32165);
    printf("이름: %s\n", "홍길동");
    printf("학점: %c\n", 'A');
}

/*학번: 32165
이름: 홍길동
학점: A*/



오늘은 C언어의 개발환경 구축 및 기본적인 출력 방법을 살펴보았습니다.

읽어 주셔서 감사드립니다~👋