[CS50] 메모리, 전역 변수, 동적 선언 및 저장, 명령행 인자, 배열

메모리

C에는 아래와 같은 여러 자료형이 있고, 각각의 자료형은 서로 다른 크기의 메모리를 차지합니다.

• bool: 불리언, 1바이트
• char: 문자, 1바이트
• int: 정수, 4바이트
• float: 실수, 4바이트
• long: (더 큰) 정수, 8바이트
• double: (더 큰) 실수, 8바이트
• string: 문자열, ?바이트

컴퓨터 안에는 아래 사진과 같은 RAM 이라고 하는 물리적 칩이 메모리 역할을 합니다.

쉽게 생각하면 아래 사진에서 여러 개의 노란색 사각형이 메모리를 의미하고, 작은 사각형 하나가 1바이트를 의미한다고 볼 수 있습니다.

예를 들어 char 타입의 변수를 하나 생성하고, 그 값을 입력한다고 하면 위 사진에서 한 사각형 안에 그 변수의 값이 저장되는 것이죠.

배열

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    // Scores
    int score1 = 72;
    int score2 = 73;
    int score3 = 33;

    // Print average
    printf("Average: %i\n", (score1 + score2 + score3) / 3);
}

만약 점수의 개수가 더 많아진다면 이 프로그램은 많은 부분을 수정해줘야 합니다.

이 때 활용할 수 있는 것이 배열의 개념입니다.

배열은 같은 자료형의 데이터를 메모리상에 연이어서 저장하고 이를 하나의 변수로 관리하기 위해 사용됩니다.

위 코드는 배열을 이용하면 아래와 같이 바꿀 수 있습니다.

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    // Scores
    int scores[3];
    scores[0] = 72;
    scores[1] = 73;
    scores[2] = 33;

    // Print average
    printf("Average: %i\n", (scores[0] + scores[1] + scores[2]) / 3);
}

전역 변수

이전 강의에 이어서, 아래 코드에서 scores 배열의 크기를 정해주는 N이라는 변수를 새로 선언하였습니다.

만약 N이 고정된 값(상수)이라면 그 값을 선언할 때 const를 앞에 붙여서 전역 변수, 즉 코드 전반에 거쳐 바뀌지 않는 값임을 지정해줄 수 있습니다.

관례적으로 이런 전역 변수의 이름은 대문자로 표기 합니다.

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>

const int N = 3;

int main(void)
{
    // 점수 배열 선언 및 값 저장
    int scores[N];
    scores[0] = 72;
    scores[1] = 73;
    scores[2] = 33;

    // 평균 점수 출력
    printf("Average: %i\n", (scores[0] + scores[1] + scores[2]) / N);
}

scores의 크기로 전역 변수를 선언하였기 때문에 점수 개수가 바뀌었을때 수정해야 하는 코드가 조금 줄었습니다.

하지만 여전히 일일이 배열의 인덱스마다 점수를 지정해줘야 하는 불편함이 있습니다.

배열의 동적 선언 및 저장

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>

float average(int length, int array[]);

int main(void)
{
    // 사용자로부터 점수의 갯수 입력
    int n = get_int("Scores:  ");

    // 점수 배열 선언 및 사용자로부터 값 입력
    int scores[n];
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        scores[i] = get_int("Score %i: ", i + 1);
    }

    // 평균 출력
    printf("Average: %.1f\n", average(n, scores));
}

//평균을 계산하는 함수
float average(int length, int array[])
{
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        sum += array[i];
    }
    return (float) sum / (float) length;
}

여기서는 배열의 크기를 사용자에게 직접 입력 받고, 배열의 크기만큼 루프를 돌면서 각 인덱스에 해당하는 값을 역시 사용자에게 동적으로 입력 받아 저장합니다.

그리고 average 라는 함수를 따로 선언하여 평균을 구합니다.

average 함수는 length 와 array[], 즉 배열의 길이와 배열을 입력으로 받습니다. 함수 안에서는 배열의 길이만큼 루프를 돌면서 값의 합을 구하고 최종적으로 평균값을 반환합니다.

이와 같은 방법을 통해서 임의의 점수 개수와 점수 배열에 대해서 동적으로 평균값을 구하는 프로그램을 작성할 수 있습니다.

문자열

우리가 여지껏 사용한 문자열(string) 자료형의 데이터는 사실 문자(char) 자료형의 데이터들의 배열이었습니다. 

string s = “HI!”; 과 같이 문자열 s가 정의되어 있다고 생각해봅시다.

s는 문자의 배열이기 때문에 메모리상에 아래 그림과 같이 저장되고, 인덱스로 각 문자에 접근할 수 있습니다.

여기서 가장 끝의 ‘\0’은 문자열의 끝을 나타내는 널 종단 문자입니다.

단순히 모든 비트가 0인 1바이트를 의미합니다.

그럼 아래 코드와 같이 여러 문자열이 동시에 선언된 경우를 살펴보겠습니다.

string names[4];

names[0] = "EMMA";
names[1] = "RODRIGO";
names[2] = "BRIAN";
names[3] = "DAVID";

printf("%s\n", names[0]);
printf("%c%c%c%c\n", names[0][0], names[0][1], names[0][2], names[0][3]);

names라는 문자열 형식의 배열에 네 개의 이름이 저장되어있습니다.

첫 번째 printf에서는 names의 첫번째 인덱스의 값, 즉 “EMMA”를 출력합니다.

두 번째 printf에서는 형식 지정자가 %s가 아닌 %c로 설정되어 있음을 확인할 수 있습니다.

따라서 출력하는 것은 문자열이 아닌 문자입니다.

여기서는 각 이름의 두번째 문자를 출력하고자 합니다.

이는 names[0][1]과 같이 2차원 배열을 통해 접근할 수 있습니다.

다시 말해 names[0][1]는 names의 첫 번째 값, 즉 “EMMA”라는 문자열에서, 그 두번째 값, 즉 ‘M’ 이라는 문자를 의미합니다.

아래 그림에서 names가 실제 메모리상에 저장된 예시와 해당하는 인덱스를 확인할 수 있습니다.

 

명령행 인자

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, string argv[])
{
    if (argc == 2)
    {
        printf("hello, %s\n", argv[1]);
    }
    else
    {
        printf("hello, world\n");
    }
}

여기서 첫번째 변수 argc는 main 함수가 받게 될 입력의 개수입니다.

그리고 argv[]는 그 입력이 포함되어 있는 배열입니다. 프로그램을 명령행에서 실행하므로, 입력은 문자열로 주어집니다.

따라서 argv[]는 string 배열이 됩니다.

argv[0]는 기본적으로 프로그램의 이름으로 저장됩니다.

만약 하나의 입력이 더 주어진다면 argv[1]에 저장될 것입니다.

예를 들어 위 프로그램을 “arg.c”라는 이름으로 저장하고 컴파일 한 후 “./argc”로 실행해보면 “hello, world”라는 값이 출력됩니다.

명령행 인자에 주어진 값이 프로그램 이름 하나밖에 없기 때문입니다.

하지만 “./argc David”로 실행해보면 “hello, David”라는 값이 출력됩니다.

명령행 인자에 David라는 값이 추가로 입력되었고, 따라서 argc 는 2, argv[1] 은 “David”가 되기 때문입니다.

 

내용 출처 : boostcourse 모두를 위한 컴퓨터 과학 (CS50 2019)