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C++ 언어

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By Jaehee Nam 11 분읽는 시간

C++

C++는 C 언어의 기본 문법을 기반으로 하여 일부 기능을 확장한 프로그래밍 언어이다. 주요 확장 내용으로는 객체 지향 프로그래밍에 필요한 클래스, 상속, 동적 바인딩과 같은 기능이 있으며, C++는 템플릿과 예외 처리 기능도 제공하여 코드의 재사용성과 오류 관리가 용이하다.

C++ 프로그램의 작성 및 빌드

크게 두가지 유형의 소스 파일이 있는데, 소스 프로그램 파일과 헤더 파일이다.

  • 소스 프로그램 파일 : 처리하고자 하는 작업을 수행하는 C++ 프로그램 명령어들을 담고 있는 파일로, 확장자 .cpp를 사용한다.
  • 헤더 파일 : 클래스, 함수의 원형, 매크로, 전역변수, 상수 등 여러 소스 파일에 공통적으로 선언되는 내용을 담고 있는 파일이며 #include라는 선햋어리기 지시어에 의해 소스 프로그램 파일에 삽입되어 함께 컴파일된다. 확장자로는 .h, .hpp등을 사용한다.

선행처리

C++ 프로그램을 컴파일하기 전에 소스 프로그램을 가공하여 컴파일러가 실제로 번역할 소스 프로그램을 만든다. 선행처리기 지시어 #로 처리를 지시할 수 있으며, 대표적인 선행처리로는 헤더파일을 삽입하는 #include, 매크로를 선언 및 해제하는 #define, #undef, 조건부로 컴파일하는 #if, #endif, #ifdef, #ifndef가 있다.

C++ 표준 라이브러리에서 제공되는 헤더 파일의 경우 #include <iostream>과 같이 선행처리한다.

입출력 스트림

std::cout 객체 : 표준 출력 스트림 객체로, 데이터를 문자열로 변환하여 출력한다.

<< : 출력 연산자(삽입 연산자)로 여러 개를 사용할 수 있다.

std:cin 객체 : 표준 입력 스트림 객체로, 문자열을 입력 변수의 자료형의 값으로 변환하여 입력한다.

>> : 입력 연산자(추출 연산자)로 이 또한 여러 개 사용할 수 있다.

예:

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#include <iostream>

int main(){
  int a = 10;
  char str[100];

  std::cout << "a의 값은";
  std::cout << a << "입니다." << std::endl;

  std::cin >> a >> str;
  std::cout << a << str;

  return 0;
}

출력 및 입력:

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a의 값은 10 입니다.
input> 20 james had a little lamb
20 james

명칭공간

특정한 명칭들이 인식되는 프로그램의 부분으로, 다른 영역의 명칭 선언과 무관하게 명칭고간 내에서 자유롭게 명칭을 선언하여 사용할 수 있다. 단, 명칭공간 외부에서 해당 변수를 호출하기 위해서는 소속 명칭공간을 지정해서 사용해야 한다.

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namespace myNSpc {
  int count; 
}

myNSpc::count = 0;

동일한 명칭이라도, 서로 다른 명칭공간에서 정의되었다면 별개의 변수로 구분하며, 특정 명칭공간에 속하지 않는 기본 명칭공간이 전역 명칭공간도 있다.

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#include <iostream>

namespace NameSpace1 { int a = 10; }
namespace NameSpace2 { int a = 20; }
int a = 30;
namespace NameSpace1 { int b = 50; }

int main(){
  int a = 40;
  std::cout << NameSpace1::a << std::endl;
  std::cout << NameSpace2::a << std::endl;
  std::cout << ::a << std::endl;
  std::cout << a << std::endl;
  std::cout << NameSpace1::b << std::endl;
  return 0;
}

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10
20
30
40
50

만약 int a = 40이라는 지역변수 선언이 없다면 전역변수 a를 출력한다.

특정 명칭공간이나 명칭공간 내의 특정 이름을 자주 사용하는 경우, using을 써서 명칭공간 지정을 간소화할 수 있다.

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using namespace std;

using std::cout;
using std::endl;

javascript에서의 import express from "express"와 import { Request, Response } from "express"와 비슷한 느낌이다. 위에 둔 출력 프로그램을 예시로 수정을 해보면 다음과 같다:

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#include <iostream>

using namespace std; // using문 추가
namespace NameSpace1 { int a = 10; }
namespace NameSpace2 { int a = 20; }
int a = 30;
namespace NameSpace1 { int b = 50; }

int main(){
  int a = 40;
  cout << NameSpace1::a << endl;
  cout << NameSpace2::a << endl;
  cout << ::a << endl;
  cout << a << endl;
  cout << NameSpace1::b << endl;
  return 0;
}

키워드와 식별자

키워드란 C++언어에서 미리 용도를 정해 놓은 단어로, 반드시 정해진 용도로만 사용되어야 한다. 예를 들어, 위에서 살펴본 using, namespace, return등이 키워드이다.

식별자란 여러 가지 대상을 구분하기 위해 만든 이름으로, 변수, 함수, 클래스 등의 이름을 의미한다. 식별자 명명에는 다음의 규칙이 있다:

  • 첫 자는 비 숫자 문자를 사용 (영문 대소문자 또는 ‘_’)
  • 이후의 문자는 비 숫자 문자와 숫자 사용 가능
  • 키워드 사용 불가

식별자 예시

myname : lower case my_name : snake case myName : camel case MyName : pascal case MYNAME : upper case name3 : 숫자를 포함한 식별자

자료형

기본 자료형

types

정수 자료형은 고정 소수점 방식으로 숫자를 표현한다.

  • 문자를 표현하는 자료형인 char과 정수를 표현하는 자료형인 int, short, long, long long이 있으며, int는 현재 기준 32비트로 사용된다.

signed와 unsigned, 즉 부호 및 비부호 개념이 있는데, 이 떄문에 자리수는 unsigned가 더 많지만 signed는 음수를 표현할 수 있다.

  • bool 또한 정수 자료형이다.

실수 자료형은 부동소수점 방식으로 숫자를 표현한다.

  • float: 부호 1비트, 지수부 8비트, 가수부 23비트로 구성
  • double: 부호 1비트, 지수부 11비트, 가수부 52비트로 구성

복합 자료형

  • 배열 (array)
  • 구조체 (struct)
  • 클래스 (class)
  • 열거형 (enum)
  • 공용체 (union)
  • 포인터, 참조 (*, &)

변수

프로그램이 실행되는 동안 기억하고 있어야 하는 값들을 저장하는 메모리 영역으로, 선언시 자료형과 이름이 지정되어야 한다.

변수의 초기화 방법:

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//형식 1
int total = 0;

//형식 2 
int total(0);

//형식 3
int total{0};

static과 extern

static은 선언된 파일 내에서 사용 가능한 변수이며, extern은 외부 소스파일에서 선언된 변수를 끌어다 쓰는 것이다. static으로 선언된 변수는 extern으로 불러올 수 없다.

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//file1.cpp

int a = 0;
static int b = 10;
int f(){
  int c, d = 20, 30; 
}

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//file2.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

extern int a;
static int b = 50;
int g(){
  cout << a << b << endl  
}

file2.cpp를 실행했을 때 :

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0 50

const와 constexpr 한정어

const 한정어를 사용하면 변수의 값을 수정할 수 없으며, 초기화를 통해서만 값을 정할 수 있다: const double PI = 3.14

constexpr는 값을 컴파일할 때 평가한다는 의미이며 실행 중 값을 평가하는 것에 비해 효율적인 동작이 가능케 한다. 단, 값을 컴파일 할 때 평가하기 때문에 사용을 적절하게 해야한다.

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int a;
std::cin >> a;
const int b = 20;
const int C1 = a;
constexpr int C2 = a + 10; // 컴파일 시에는 a의 값을 모르기 때문에 오류가 난다
constexpr int C3 = b + 100; // 컴파일 시에 b의 값은 알기 때문에 계산이 가능하다
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