함수와 기억 클래스 - 1

C 언어에서 함수의 개념, 표준함수와 사용자 정의 함수, 함수의 선언, 정의, 호출 방법.

• 학습 목표

  1. 함수의 개념과 중요성 이해.
  2. 표준함수와 사용자 정의함수 이해.
  3. 함수의 선언, 정의, 호출 방법 이해.
  4. 표준함수에 대한 헤더파일 사용.

프로그램 언어의 제어 구조

• 함수 : 특정한 작업(기능)을 수행하도록 설계된 독립적인 프로그램.
• 표준 함수 : C 언어에서 자체적으로 제공하는 함수.
• 사용자 정의함수 : 사용자가 정의하여 사용하는 함수.
• 함수 원형 : 함수를 프로그램에서 사용하기 위한 함수의 양식.
• 함수 호출 : 사용할 함수를 부르는 것.
• 매개변수 : 호출하는 함수와 호출 당하는 함수에 쓰이는 변수.

함수의 개념

특정한 작업(기능)을 수행하도록 설계된 독립적인 프로그램.
정해진 순서에 따라 실행 됨으로 프로그램의 기능을 수행 함.

C 프로그램은 함수들로 구성

• 전체의 실행 내용을 몇 개의 모듈(module)로 분류.
• 각각의 모듈에 해당하는 내용을 함수로 작성.
• 실행 순서에 따라 그 함수들을 차례로 호출하여 실행.

함수의 특성

• 함수들은 서로를 자유롭게 호출 가능.
• 모든 함수는 서로 독립적.

함수의 장점

• 프로그램의 수정이 쉽다.
• 함수의 재사용으로 코드 중복을 최소화 함.
• 프로그램 기능을 한 눈에 파악할 수 있게 함으로 유지보수가 쉬움.

단위 프로그램을 하나의 함수에 기술 한 경우

  void main() {
    // 성적 입력 코드
    ...
    // 성적 수정 코드
    ...
    // 성적 처리 코드
    ...
    // 성적 출력 코드
    ...
  }

• 함수의 길이가 커짐.
• 프로그램 가독성이 낮음.
• 수정의 어려움이 있음.
• 일부분만 재호출 불가능.

표준 함수

C 언어에서의 함수

• 표준함수 : C 언어 자체에서 제공하는 함수.
• 사용자 정의함수 : 사용자가 정의하여 사용하는 함수.

표준 함수

• 표준함수의 원형은 헤더파일(*.h)에 정의.
• 표준함수의 실체는 라이브러리 파일에 수록.
• 표준함수를 사용하려면 원형이 선언되어 있는 헤더파일을 #include 해줘야 함.

표준 함수의 원형 예

• prntf(), scanf() 의 원형.

  •   int printf(const char * format, ...);
      int scanf(const char * format, ...);

  • stdio.h(standard input output의 약자)헤더파일에 정의 되어 있음.
  • 표준 함수를 사용하려면 #include <stdio.h>를 꼭 해야 함.
• sin(), cos() 의 원형.

  •   double sin(double x);
      double cos(double x);

  • math.h 헤더파일에 정의되어 있음.
  • 표준함수를 사용하려면 #include <math.h>

C 언어 표준 함수의 대표적인 예

표준함수 사용의 예

•   #include <stdio.h> //  입출력 함수를 처리하기 위한 헤더파일 (standard input output)
    #include <math.h>  //  수학 함수를 처리하기 위한 헤더파일
    #include <stdlib.h>
  
    int main()
    {
      int a, b, c;
      int i = -5, j = 2;
      double x = 12.34;
  
      printf("abs( -5 ) = %d\n", abs(i)); //  x의 절댓값.
  
      a = ceil(x);
      printf("ceil( 12, 34 ) = %d\n", a); //  x 이상의 최소 정숫값.
  
      printf("cos( 10 ) = %f\n", cos(10));
  
      printf("exp( 2 ) = %.f\n", exp(j)); //  x의 지숫값
  
      b = floor(x);
      printf("floor( 12.34 ) = %d\n", b); //  x 미민의
  
      printf("sqrt( 2 ) = %5f\n", sqrt(j));
  
      c = pow(4, j);
      printf("pow( 4, 2) = %d\n", c); //  pow(x, y) : x의 y제곱 값.
  
      return 0;
    }

•     #include <stdio.h>
      #include <string.h> //  문자열 처리 함수를 위한 헤더파일
      #include <ctype.h>  //  문자형태 판별 함수(isalphat, isdigit)을 위한 헤더
  
      int main()
      {
        int i, alp = 0, no = 0, et = 0;
        char s[20];
  
        printf("\n STRING : ");
        scanf("%s", s);
  
        for (i = 0; i < strlen(s); i++)
        {
          if (isalpha(s[i]))
            alp++;
          else if (isdigit(s[i]))
            no++;
          else
            et++;
        }
  
        printf("alphabe = %d\n", alp);
        printf("number = %d\n", no);
        printf("etc = %d\n", et);
        printf("totoal = %d\n", strlen(s));
  
        return 0;
      }

사용자 정의 함수

사용자가 단위 프로그램을 함수로 정의하여 사용.

• C 프로그램에서의 함수

  • main()함수 안에 표준 함수를 사용하는 형태
  • 동일 블럭 내의 프로그램 길이가 길어지면, 전체 프로그램은 복잡해 지고 이해하기가 어려워짐.
  • 전체 프로그램을 짧은 단위 프로그램으로 나누어 정의함으로 프로그램의 작성과 이해를 쉽게 할 필요가 있음.

• 사용자 정의 함수의 예

  •   #include <stdio.h>
    
      int sum(int a, int b);
    
      int main()
      {
    
        int x, y, c;
    
        printf("\nx : ");
        scanf("%d", &x);
    
        printf("y : ");
        scanf("%d", &y);
    
        c = sum(x, y);
    
        printf("\nSUM : %d\n", c);
    
        return 0;
      }
    
      int sum(int a, int b) //  사용자 정의함수
      {
        return a + b;
      }

함수 정의의 구조

•   반환_자료형 함수명( 자료형 매개변수1, 자료형 매개변수2, ...)  // 함수 헤더
    { // 함수 시작
      // 함수 몸체
    } // 함수 끝

•   int sum(int a, int b)
    {
      return a + b;
    }

함수 헤더.

• 반환 자료형.
  • 함수의 결과 값을 호출한 함수에 되돌려 줄 때의 자료형.
  • 사용될 수 있는 자료형은 C 언어에서 사용 가능한 모든 자료형.
  • 생략 가능하며, 생략할 경우 자료형은 int로 간주.
  • 반환 값이 없는 함수인 경우 void 형으로 선언(생략시 int로 처리).
• 함수명
  • 변수명을 정하는 규칙과 동일한 방식으로 함수명을 정함.
  • 의미 있는 함수명을 정하는 것이 함수를 이해하는 데 도움을 줌.
• 자료형과 매개변수
  • 자료형은 매개변수의 자료형을 나타냄.
  • 매개변수는 호출 함수와 피호출 함수 사이에 자료를 주고받기 위헤 사용.
  • 매개변수는 해당 함수 내에서 변수처럼 사용.
  • 매개변수가 여러 개일 경우에는 콤마(,)로 구분.
  • 매개변수가 없으면 void 형으로 사용.

함수 몸체

• 함수가 하는 일을 정의하는 부분.
• 중괄호 {}를 이용하여 함수의 시작과 끝을 나타냄.
• C언어의 기본 구조와 동일.

함수의 사용

• 함수를 사용하기 위해서는 함수의 원형 선언, 함수의 호출, 함수의 정의로 구성.

함수의 원형 선언

• 함수는 변수와 같이 사용되기 전에 미리 선언.

• 함수의 원형 선언은 일반적으로 main() 이전에 함.

  • 컴파일 시, main()을 먼저 컴파일 하기 때문에, main()에서 사용할 함수를 미리 선언해 줘야 함.

• 원형선언은 함수정의 부분의 헤더부분에 세미콜론(;)만 추가 하면 됨.

  • 함수 원형선언은 함수와 관련된 3가지 성질을 선언.
    • 함수의 반환형.
    • 배개변수의 개수.
    • 배개변수의 자료형.

• 피호출 함수가 main() 뒤에 선언된 경우 함수의 원형선언이 필요.

  •   #include <stdio.h>
    
      int sum(int a, int b);
    
      int main()
      {
        printf("sum = %d\n", sum(10, 20));
    
        return 0;
      }
    
      int sum(int a, int b)
      {
        return (a + b);
      }

• 피 호출 함수가 main() 앞에 선언된 경우 원형선언 필요 X.

  •   #include <stdio.h>
    
      int sum(int a, int b)
      {
        return (a + b);
      }
    
      int main()
      {
        printf("sum = %d\n", sum(10, 20));
    
        return 0;
      }

함수의 호출

• 함수는 일종의 부 프로그램.
• 함수의 호출이 있어야 함.
• 함수 호출의 방법.
  • 함수명과 매개변수의 열거.
• 함수 호출과 프로그램 실행순서.
  • main() 시작.
  • ()를 만나면 함수의 호출이 발생.
  • 해당 함수 시작.
  • 해당 함수 수행 결과 반환.
  • main()의 남은 부분 수행

매개변수

• 실 매개변수
  • 함수를 호출하는 함수(호출함수)에 쓰이는 매개변수.
• 형식 매개변수
  • 호출 당하는 함수(피 호출함수)에 쓰이는 매개변수.
• 실 매개변수와 형식 매개변수 사이에는 자료형과 변수의 개수가 일치해야 함.
• 자료형이 일치하지 않을 경우 형 변환 발생.
• 변수의 개수가 일치하지 않을 경우 컴파일 에러 발생.
• 예

  •   void main() {
        fnc1( a, b, c ); // 호출함수로서 a, b, c는 실 매개변수
      }
      void fnc1(int x, float y, double z) {
        // 피 호출 함수로서 x, y, z는 형식매개변수
      }

결과값 반환 return

• 기능 :

  • 함수를 끝내고 제어와 함수 수행 결과를 호출 함수로 넘김.

• 형식 :

  • return (수식);
  • return 수식;

• 사용 예

  •   return 0; -> 상수 0 반환. (정상적인 종료 의미.)
      return 1; -> 상수 1 반환.
      return x; -> x 값 반환.
      return (x + y * z); -> 수식의 결과 값 반환.
      return ( sum( 10, 20 ) ); -> 다른 함수 호출.

•   #include <stdio.h>
  
    int max(int x, int y);
    int min(int x, int y);
  
    int main()
    {
  
      int i = 10, j = 20;
  
      printf("max( %d, %d ) => %d\n", i, j, max(i, j));
      printf("min( %d, %d ) => %d\n", i, j, min(i, j));
  
      return 0;
    }
  
    int max(int x, int y)
    {
      return (x > y ? x : y);
    }
  
    int min(int x, int y)
    {
      if (x > y)
        return y;
      else
        return x;
    }

함수의 여러 가지 사용 예

  #include <stdio.h>

  //  함수 원형 선언.
  int sum(int, int);
  void test();

  //  main.
  int main()
  {
    int s;

    //  단순 호출.
    test();
    sum(10, 20);

    // 함수 결과를 변수에 반환.
    s = sum(30, 40);

    printf("sum from 30 to 40 = %d\n", s);
    // 호출 결과를 직접 사용.
    printf("sum from 100 to 200 = %d\n", sum(100, 200));

    return 0;
  }

  void test()
  {
    printf("FUNCTION EXAMPLE\n");
  }

  int sum(int a, int b)
  {
    int i, s = 0;
    for (i = a; i <= b; i++)
      s = s + i;

    return s;
  }

C 언어의 개요

• 주요 용어

  • compiler : 작성된 프로그램을 기계어로 변환해주는 번역기.
  • source code : 프로그램 안에 있는 명령어.
  • object file(목적파일) : .obj 확장자를 갖는 팡일로 기계어들의 집합으로 이루어진 파일.
  • linker(링커) : 여러 목적파일과 라이브러리 파일을 연결해 주는 도구.
  • reserved word(예약어) : C 언어에 미리 정의되어 있는 단어.

C 언어의 정의, 역사, 특징

C언어의 정의

• 프로그래밍 언어
  • 사람과 컴파일러(compiler)가 이해할 수 있도록 약속된 형태의 언어.

Compiler

• 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램을 컴퓨터가 이해할 수 있도록 기계어로 번역해 주는 번역기.
  • 어셈블러(assembler) : 기호로 표현된 어셈블리 코드를 기계어로 번역하는 번역기.
  • 인터프리터(interpreter)
    • 소스 프로그램을 한번에 기계어로 변환시키는 컴파일러와는 달리,
      프로그램을 한 단계씩 기계어로 해석하여 실행하는 '언어처리 프로그램'

C언어의 역사

• Denis Ritchie (1972)
• Unix 운영체제 구현에 사용할 목적으로 개발.
  • 컴퓨터 기종간 호환성을 가진 고급이면서, 하드웨어를 제어할 수 있는 새로운 언어가 필요함.
• 어셈블리 언어로 된 UNIX 운영체제가 거의 C 언어로 대체됨.

C 언어의 특징

• 프로그램 이식성이 높음.
• 간단한 문법 표현으로 함축적인 프로그램 작성이 가능.
• 저급언어 특성을 가진 고급언어.

C 프로그램 작성 및 준비

프로그램 개발 단계

일반적인 프로그램 개발

• 프로그램 목적 정의.
  • 요구 분석과 시스템 분석을 통하여 프로그램이 가져야 할 기능 정의.
• 프로그램 설계.
  • 분석된 기능을 처리할 수 있도록 프로그램 구조 설계.
• 소스코드 작성.
  • 작성된 프로그램 설계를 기반으로 에디터를 사용하여 작성.
• 컴파일 / 링크.
  • 소스코드를 실행 가능한 코드로 변환하고 문법 검사.
• 프로그램 실행.
  • 프로그램 실행.
• 테스트와 디버깅.
  • 에러를 검사하고 디버깅.
• 유지 보수.
  • 사용 중 발생 되는 에러나 추가적인 변경사항을 처리.

C 프로그램을 작성한다면

에디터와 컴파일러가 필요함

• 에디터 : 소스코드를 작성하여 저장할 수 있도록 도와주는 도구.
• C 컴파일러 : Turbo C/C++, Dev-C++, Visual C++, GCC, ...

C 프로그램의 완성 과정

코딩 -> 컴파일 -> 링킹

• 코딩.
  • 주어진 문제에 대한 설계를 바탕으로 소스코드(source code)를 작성하여 소스파일(source file)을 생상하는 과정.
• 컴파일(compile) 단계.
  • 소스파일이 목적파일(object file)로 변환되는 과정.
• 링킹(linking) 단계.
  • 목적 파일을 실행파일(execution file)로 변환하는 과정.

\

소스파일의 생성

실행 파일의 생성(링킹 과정)

실제로는 컴파일 후, 링킹 과정을 거쳐 실행 파일이 나옴.
다만 링킹 과정을 거친다는 사실은 인지하고 있어야 함.

C 프로그램의 구성

C 개발을 할 때, 기본적인 틀을 만들어 사용 해야 함.
기본적인 C의 틀을 알아보자.

C 프로그램의 구조

  // 도입부 : 프로그램 전체에 적용되는 사항을 기술.
  /* C 프로그램 구조의 예*/
  #include<stdio.h>
  int add(int x, int y);
  // --------------------------------- //
  //  main()는 가장 먼저 호출되는 함수로서 모든 프로그램에 반드시 존재함.
  void main() {
    // 선언문
    // 치환문
    // 제어문
    // 함수 호출
  }
  // --------------------------------- //
  //  main()에서 호출되는 함수에 대한 정의
  호출될 함수() {
    //
  }

• C 프로그램은 반드시 하나 이상의 함수를 포함해야 한다.
• main()가 반드시 존재해야 한다.
• 함수의 시작과 끝을 알리는 {}를 사용해야 한다.
• 중괄호 안에는 변수 선언문, 치환문, 연산문, 함수 등의 명령을 기입한다.
• 선행처리기(proprocessor)를 제외하고 문장의 끝에는 세미콜론을 붙인다.

C 프로그램의 구성 요소

• 예약어(reserved)
  • 자료형 : char, int, float, short, long, double, unsigned, union, enum, void, ...
  • 기억 : auto, static, extern, register, ...
  • 제어 : ifelse, for, while, dowhile, wditch~case, break, continue, return, ...
  • 기타 : main, sizeof, include, ...
• 명칭(idnetifier) : 변수, 배열, 함수, ... 등의 이름
  • 규칙
    • 영문자, 숫자의 조합.
    • 명칭의 첫 문자는 영문자나 _ 이어야 함.
    • _이외의 특수문자 사용 X.
    • 문자 사이에 공백 X.
    • 예약어 사용 X.
    • 대소문자는 구별하여 사용.
    • 명칭의 길이는 컴파일러에 다라 차이가 있음. (일반적으로 32자)
• 상수 : 값이 불변인 자료.
• 연산자 : =, -, *, /, ++, ...
  • 다른 언어에 비해 연산자가 많음.
• 설명문 : 프로그램에 대한 주석.
  • /**/, //

에러와 경고

에러

• C 언어의 문법상 잘못된 경우 에러.
• C 언어 문법에 맞지 않은 형식의 사용이나, 반드시 필요한 지정이 빠진 경우 발생.
• 에러 메세지를 확인하여 반드시 수정해야 함.

경고

• 경미한 실수.
• 큰 문제는 없지만, 이식성에 문제가 생기거나, C 언어 문법에서 권장하지 않은 방법으로 소스를 작성했을때 경고.
• 무시해도 상관 없음.