[C 이론] 9. 함수와 변수

변수(variable)

: 데이터를 저장하기 위해 프로그램에 의해 이름을 할당받은 메모리 공간

 

변수의 속성

: 이름, 타입, 크기, 값 + 범위, 생존 시간, 연결

• 범위(scope) : 변수가 사용 가능한 범위_가시성

• 생존 시간(lifetime) : 메모리에 존재하는 시간

• 연결(linkage) : 다른 연역에 있는 변수와의 연결 상태

 

 

💡 변수는 사용하는 위치와 가까운 곳에서 선언하는 것이 좋다.

 

지역 변수(Local Variable)

: 블록 안에 선언되는 변수

int sub(void)
{
	int x = 0;

	while(flag != 0){
		int y;
		...
	} // 지역 변수 y가 사용가능한 범위 : 블록 내
y = 0; // Error) y가 선언된 블록을 벗어나서 사용
...
} // 지역 변수 x가 사용가능한 범위

 

💡 지역 변수의 선언 위치는 블록 맨 앞이 원칙이다!
(최신 버전의 C에서는 블록 어디에서나 선언 가능이지만 가독성을 위해 지역 변수는 블록 맨 앞에 선언한다.)

• 지역 변수가 쓰이는 블록만 다르면 이름은 같아도 된다.

int main(void)
{
	int count = 0;
	...
}

float func(void)
{
	int count = 10;
	...
}

• 지역 변수는 선언된 블록이 끝나면 자동으로 소멸된다.

• 초기화를 해주지않으면 쓰레기 값(dummy 값)을 갖는다.
• 함수의 매개 변수(파라미터)도 일종의 지역 변수이다.

 

전역 변수(Global Variable)

: 함수 외부에서 선언되는 변수

• 전역 변수의 범위는 소스 파일 전체이다.

• 전역변수는 컴파일러에 의해 자동으로 초기화된다.
  └ 그러므로 사용자는 특별한 경우가 아니면 초기화하지 않아도 된다.

#include <stdio.h>
int A;
int B;
// 전역 변수의 초기값은 자동으로 0이 된다.
// 전역 변수의 범위는 파일 전체

int add() { return A + B; }

int main()
{
	int answer;
	A = 5;
	B = 7;
	answer = add();
	printf("%d + %d = %d\n", A, B, answer);
	return 0;
}

• 거의 모든 함수에서 사용하는 공통적인 데이터는 전역 변수로 한다.

• 일부 함수들만 사용하는 데이터는 함수의 인수로 전달한다.(Call by Vallue)

 

같은 이름의 전역 변수와 지역 변수

#include <stdio.h>

int sum = 1;

int main(void)
{
	{
		int sum = 0;
		printf("1. sum = %d\n", sum);
	}
	printf("2. sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

└ 지역 변수가 선언된 블록이 앞에 있으므로 지역 변수가 먼저 출력되고 이후 전역 변수가 출력된다.

 

생존 기간

: 변수가 생존하는 시간

생존 시간에 따라 변수를 분류하면 정적 할당과 자동 할당으로 나눌 수 있다.

생존 기간을 결정하는 요인

• 변수가 선언된 위치

• 저장 유형 지정자
  • auto (default)
  • static (전역 변수)
  • register (빠른 작업 효율)
  • extern (파일 통합 관리)
  💡 레지스터
  : 컴퓨터의 프로세서 내에서 자료를 보관하는 아주 빠른 기억 장소

 

정적 할당(static allocation)

: 프로그램 실행 시간 동안 계속 유지

 

자동 할당(automatic allocation)

• 블록에 들어갈 때 생성

• 블록에서 나올 때 소멸

 

저장 유형 지정자

auto

: 변수를 선언한 위치에서 자동으로 만들어지고 블록을 벗어나게 되면 자동으로 소멸되는 저장 유형을 지정

• 지역 변수는 auto가 생략되어도 자동 변수로 지정

 

static

: 정적 지역 변수

• 기본적인 변수는 동적 변수로써 변수 선언과 동시에 메모리 할당, 지역 변수의 사용종료와 함꼐 메모리 해제가 이루어진다.

• 하지만 정적 변수는 컴파일 시 메모리에 할당되며 프로그램 종료 시 메모리가 해제된다.

💡 static을 지정하면 지역 변수가 정적 변수가 된다.

 

#include <stdio.h>
void sub() {
	static int scount = 0;
	int acount = 0;
	printf("scount = %d\t", scount); 

	printf("acount = %d\n", acount); 
	scount++;
	acount++;
}
int main(void) { 
	sub();
	sub();
	sub();
	return 0;
}

 

register

: 레지스터(register)에 변수를 저장

• 작업량이 많은 프로그램의 경우 속도 향상을 위해 사용

 

volatile

: 하드웨어가 수시로 변수의 값을 변경하는 경우에 사용

• 컴퓨터 외부에서 데이터를 제공받거나 외부 데이터를 끌어다 사용해야할 때 사용한다.

• 보통 하드웨어 시스템 개발에서 사용한다.

• 외부 장치가 연결되어 특정 메모리를 공유하고 있을 때 그 메모리의 변동 상태를 수시로 확인하기 위해 사용한다.

volatile int io_port; // 하드웨어와 연결된 변수

void wait(void) {
	io_port = 0;
	while (io_port != 255)
		;
}

 

연결(linkage)

: 외부에 선언된 변수를 불러서 사용하는 것

└ 전역 변수만 연결이 가능하다.

• 외부 연결

• 내부 연결

• 무 연결

 

외부 연결 - extern (외부 참조 변수)

• 전역 변수 extern을 이용하여 서로 연결한다.

• 여러 개의 파일로 이루어진 경우, 하나의 전역변수를 여러 소스 파일에서 공유해야하는 데, 이때 하나의 파일에서 전역변수를 선언하고 다른 파일에서는 extern 지정자를 이용하여 이 변수를 참조하게 한다.

 

내부 연결

• 전역 변수 앞에 static 이 붙으면 내부 연결이 된다.

• 즉 하나의 소스 파일 내에서만 사용 가능하다.

• 전역 변수 앞에 static 이 붙지 않으면 다른 소스 파일에서 이 전역 변수를 사용할 수 있다.

 

함수명 앞에 static이 붙는 경우

• 특정 소스 파일에 있는 함수명 앞에 static 이 붙어 있는 경우, 이 함수는 해당 소스 파일 내에서만 사용이 가능하다.

• 내부 연결 상태로, 이러한 함수를 정적함수라고 한다.

• 함수명 앞에 static 이 없으면 변수와 마찬가지로 다른 소스파일에서 extern 으로 선언하여 사용 가능하다.

 

💡 일반적으로 auto 사용 권장

 

가변 매개 변수

: 매개 변수의 개수가 가변적으로 변할 수 있는 기능

int sum(int num, ...) // num은 가변 인자의 개수

 

💡<stdarg.h> 헤더를 포함해야한다.

• 인자 수를 제한 없이 할 수 있도록 하는 함수를 허용한다.

 

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>    // va_list, va_start, va_arg, va_end가 정의된 헤더 파일

void printNumbers(int args, ...) { 	// 가변 인자의 개수를 받음. ...로 가변 인자 설정
    int N;
    va_list ap;    					// 가변 인자 목록 포인터
    va_start(ap, args);    			// 가변 인자 목록 포인터 설정
    for (N = 0; N < args; N++) {	// 가변 인자 개수만큼 반복
        int num = va_arg(ap, int); 	// int 크기만큼 목록 포인터에서 값을 가져옴
        printf("%d ", num);
    }
    va_end(ap);    					// 가변 인자 목록 포인터를 NULL로 초기화
    printf("\n");
}

int main() {
    printNumbers(1, 10);				// 인수 개수 1개
    printNumbers(2, 10, 20);			// 인수 개수 2개
    printNumbers(3, 10, 20, 30);		// 인수 개수 3개
    printNumbers(4, 10, 20, 30, 40);	// 인수 개수 4개

    return 0;
}

 

재귀(Recursion)

: 함수는 자기 자신을 호출할 수 있는데 이를 순환, 또는 재귀라고 한다.

 

팩토리얼(n!) 프로그래밍

int factorial(int n)
{
	if (n <= 1)
		return (1);
	else
		return (n * factorial(n-1));
}

 

• 팩토리얼 계산식으로 n! 을 정의

• 다음 식으로 다시 (n-1)! 사용 → 순환적 계산

• (n-1)! 계산을 위해 다시 (n-(n-1)!)! 계산 필요

• 현재 작성하고 있는 함수가 n! 계산 함수이므로 함수의 인수를 n-1로 변경하여 호출한다.

 

2진수 형식 출력 프로그램

#include <stdio.h>

void Dec_to_Bin(int x) {
  if( x > 0 ) 
  {
     Dec_to_Bin (x / 2);
     printf("%d", x % 2);
  }
}

int main(void) {
  int n;
  printf("정수를 입력하시오:");
  scanf("%d", &n);
  printf("result =");
  Dec_to_Bin (n);
  printf("\n");
	return 0;
}

 

 

 

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함수와 변수

 

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C 언어 이론 정리

 

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