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오늘은 SUSv3에서 정의한 기능 테스트 매크로와 표준 시스템 데이터형을 소개하겠다.

• 기능 테스트 매크로

시스템 호출과 라이브러리 함수 API의 동작에 대한 여러 가지 표준이 존재한다. 오픈 그룹 같은 포준 단체가 정의한 표준도 있고, 역사적으로 중요한 두가지 유닉스 구현인 BSD와 시스템 V 릴리스 4가 정의한 표준도 있다.

이식성 있는 응용 프로그램을 작설할 때는 헤더 파일이 특정 표준을 따르는지를 나타내는 정의가 있으면 편리할 때가 있다. 이를 위해 프로그램을 컴파일 할 때 아래 나열된 기능 테스트 매크로를 정의한다. 매크로를 정의하는 방법 중 하나는 프로그램 소스에서 헤더 파일을 선언하기 전에 매크로를 정의하는 것이다.

#define _BSD_SOURCE 1

또 다른 방법으로, 컴파일러의 -D 옵션을 쓸 수도 있다.

$ cc -D_BSD_SOURCE prog.c

다음과 같은 기능 테스트 매크로가 관련 표준에 정의되어 있으며, 따라서 이 매크로는 해당 표준을 지원하는 모든 시스템에서 이식성이 있다.

• _POSIX_SOURCE : 특정 값으로 정의되어 있으면, POSIX.1-1990과 ISO C 호환기능을 제공한다. 이 매크로는 _POSIX_C_SOURCE로 대체됐다.
• _POSIX_C_SOURCE : 1로 정의되어 있으면 _POSIX_SOURCE와 동일한 효과를 낸다. 199309 이상의 값으로 정의되어 있으면 POSIX.1b 기능도 제공한다. 199506 이상의 값으로 정의되어 있으면 POSIX.1c (스레드) 기능도 제공한다. 200112로 정의되어 있으면 POSIX.1-2001 기본 표준 기능도 제공한다. 200809로 정의되어있으면 POSIX.1-2008 기본 표준 기능도 제공한다.
• _XOPEN_SOURCE : 특정 값으로 정의되어 있으면 POSIX.1, POSIX.2, X/Open 기능을 제공한다. 500 이상의 값으로 정의되어 있으면 SUSv2 확장 기능도제공한다. 600 이상의 값으로 설정하면 추가적으로 SUSv3 XSI 확장기능과 C99 확장기능을 제공한다. 700 이상으로 설정하면 SUSv4 XSI 확장기능도 제공한다.

다음은 glibc 고유의 기능 테스트 매크로다.

• _BSD_SOURCE : 어떤 값이든 정의되어 있으면, BSD의 기능을 제공한다. 이 매크로를 정의하면 _POSIX_CSOURCE도 199506으로 정의된다. 명시적으로 이 매크로만 설정하면 표준이 상충되는 몇몇 경우에 BSD 표준을 따르게 된다.
• _SVID_SOURCE : 어떤 값이든 정의되어 있으면, 시스템 V 인터페이스 정의의 기능을 제공한다.
• _GNU_SOURCE : 어떤 값이든 정의되어 있으면, 이상의 모든 매크로를 설정해서 모든 기능을 제공할 뿐 아니라 다양한 GNU 확장 기능도 제공한다.

GNU C 컴파일러가 특별한 옵션 없이 실행되면 _POSIX_SOURCE, _POSIX_C_SOURCE=200809, _BSD_SOURCE, _SVID_SOURCE가 기본적으로 정의된다.

개별 매크로를 정의하거나 컴파일러를 표준 모드중 하나로 실행하면, 해당 기능만 제공된다. 예외가 하나 있는데, _POSIX_C_SOURCE가 정의되지 않고 컴파일러가 표준 모드중 하나로 실행되지 않으면, _POSIX_C_SOURCE가 200809로 정의된다.

여러 매크로를 동시에 정의하면 해당 기능이 모두 제공되므로, 예를 들어 다름과 같은 cc 명령을 이용해서 기본 설정과 동일한 매크로 설정을 명시적으로 선택할 수도 있다.

$ cc -D_POSIC_SOURCE -D_POSIX_C_SOURCE=199506 \
	-D_BSD_SOURCE -D_SVID_SOURCE prog.c

<features.h> 헤더파일과 feature_test)macros(7) 메뉴얼 페이지를 보면 각기능 테스트 매크로에 정확히 어떤 값이 할당되어 있는지를 알 수 있다.

_POSIX_C_SOURCE, _XOPEN_SOURCE, POSIX.1/SUS

POSIX.1-2001/SUSv3에는 _POSIX_C_SOURCE와 _XOPEN_SOURCE 기능 테스트 매크로만 규정되어 있으며, 호환 응용 프로그램의 경우 이 값들을 각각 200112와 600으로 정의하도록 요구한다. _POSIX_C_SOURCE를 200112로 정의하면 POSIX.1-2001 기본 규격호환성을 제공한다. _XOPEN_SOURCE를 600으로 정의하면 SUSv3 호환성을 제공한다. POSIX.1 - 2008/SUSv4의 경우도 이와 유사하게, _POSIX_C_SOURCE와 _XOPEN_SOURCE를 각각 200809와 700으로 정의해야 한다.

SUSv3에 따르면, _XOPEN_SOURCE를 600으로 설정하면 _POSIX_C_SOURCE를 200112로 설정했을때 제공되는 모든 기능을 제공해야 한다. 따라서 SUSv3호환성을 위해 응용 프로그램은 _XOPEN_SOURCE만 정의하면 된다. SUSv4도 이와 유사하게 _XOPEN_SOURCE를 700으로 설정하면 _POSIX_C_SOURCE를 200809로 설정했을때 제공되는 모든 기능을 제공해야 한다.

함수 프로토타입과 소스코드 예제의 기능 테스트 매크로

매뉴얼 페이지를 보면 헤더 파일의 특정 상수 정의나 함수 선언을 쓰려면 어떤 기능 테스트 매크로를 정의해야 하는지를 알 수 있다.

• 시스템 데이터형

프로세스 ID, 사용자ID, 파일 오프셋 등 여러가지 구현 데이터형이 표준 C 데이터형으로 표현되어 있다. 이런 정보를 저장하는 변수를 선언하기 위해 int나 long 같은 C의 기초 데이터형을 쓸 수도 있겠지만, 그렇게 하면 다음과 같은 이유로 유닉스 시스템 간의 이식성이 떨어진다.

• 이 기초 데이터형의 크가기 유닉스 구현마다 다르거나, 심지어 같은 구현이라도 컴파일환경에 따라 다를 수 있다. 그 뿐 아니라 같은 정보를 나타내더라도 구현에 따라 다른 데이터형을 쓰기도 한다. 예를 들어, 프로세스 ID가 한 시스템에서는 int이지만 다른 시스템에서는 long일 수도 있다.

• 같은 종류의 유닉스 구현에서도 버전에 따라 정보를 나타내는 데 쓰는 데이터형이 다를 수 있다. 리눅스상의 유명한 예는 사용자 ID와 그룹ID다. 리눅스 2.2까지는 이 값을 16비트로 나타냈는데, 리눅스 2.4부터는 32비트 값으로 바뀌었다.

이런 이식성 문제를 피하기 위해, SUSv3는 여러가지 표준 시스템 데이터형을 명시했고, 구현이 이 데이터형을 적절히 정의하고 사용하도록 요구했다. 이 데이터형은 C의 typedef 기능으로 정의됐따. 예를 들어 pid_t 데이터형은 프로세스 ID를 나타내는데, 리눅스 /x86-32에서는 다음과 같이 정의되어 있다.

typedef int pid_t;

표준 시스템 데이터형의 이름은 대부분 _t로 끝난다. 다른 헤더 파일에 정의되어 있는 것도 있지만, 상당수는 <sys/types.h> 에 정의되어 있다.

이식성을 위해 응용 프로그램은 이 데이터형 정의를 사용해야 한다. 예를 들어, 다음과 같이 선언하면 응용 프로그램은 모든 SUSv3 호환 시스템에서 올바르게 프로세스 ID를 나타낼 수 있다.

pid_t mypid;

아래 표는 시스템 데이터형 중 대표적인 몇가지의 예시이다.

변수란 무엇인가? 말 그대로 변하는 수. 즉, 고정되지 않은 수를 변수라고 말한다.

하지만 프로그래밍을 하는 여러분은 앞으로 프로그래밍적인 측변에서 이에 대해 접근해야 할 것이다.

프로그래밍 언어에서 변수란, 어떤 수, 문자, 혹은 위치정보를 저장하는 저장 공간을 의미한다.

앞으로는 변수 'A'를 선언한다 와 같은 문구를 많이 접하게 될 것인데, 여기서 변수 'A'를 선언한다.

라는 말은 다르게 말하면 무언가를 담을 수 있는 이름이 'A' 인 저장공간을 만들겠다. 라고 해석하면 되겠다.

물론 이게 완벽하게 정확한 의미는 아니다. 다만 지금은 이렇게 알고 있고, 차후 각자 자신만의 정의를 내리며 다시한번 정리를 해 나가면 되겠다.

그렇다면 변수는 어떤식으로 사용되는지 알아보자.

변수를 사용하려면 변수가 있다는 것을 컴퓨터에게 알려주어야 한다. 이것을 "변수를 선언한다." 라고 표현하는데,

C언어에서는 변수선언에 대한 규칙이 미리 정해져 있다. 아래가 변수를 선언하는 가장 기본적인 형태이다.

• 변수타입 + 변수이름 + ;

변수 타입은 int, long, float, double 과 같은 변수의 형태를 말하고, 변수이름은 그 변수를 다른 변수와 구분하기 위해 사용되는 닉네임이라고 보면 된다. 그리고 ;를 붙여주는데, ';'는 C언어에서 명령이 하나 끝났음을 컴파일러에게 알려주는 역할을 한다. 예를 들어서 변수를 하나 선언해보겠다.

•  int number;

int 는 변수타입, number는 변수이름이 되겠다.

변수타입은 여러 종류가 있고 앞으로 다루게 되겠지만 당장은 이러한 형태가 있다는 것만 알아도 충분하다.

이렇게 변수를 선언하고 나면 필수적으로 필요한게 변수 초기화이다.

위의 변수선언 기본형은 변수를 사용하겠다는 것을 표현한 것으로, 이문장을 만나면 컴파일러는 차후 실제로 만들 프로그램에 변수공간을 할당(배정)해 주게 된다. 이때 어느 공간이 할당이 될지는 알 수 없으며, 이전에 누가 사용했는지는 더더욱 알수없다.

지금 할 설명은 아니지만 조금 자세히 설명을 하자면, 변수가 어디에 저장되는지 혹시 알고 있는가?

알고 있다면 좋겠지만 모르고 있다면 가볍게 듣고 넘어가길 바란다. 만약 위와 같이 int number라는 소스코드가 포함된 실행파일을 실행하면 프로그램(프로세서)는 메모리공간에 number라는 이름의 공간을 만들어 주는데, 이전에 누가 사용했는지, number라는 변수공간안에 뭐가 들어있는지 아무도 알지 못한다. 왜냐하면 그전에는 사용하지 않던 공간을 사용하는 것이므로 관리가 되지 않고 있던 메모리 공간이기 때문이다. 만약 이 공간이 일정한 값으로 정해져 있다면, 컴퓨터는 절대 지금처럼 빠르게 동작할수 없다는 사실을 알고 있어야 한다. 그래서 현대 컴퓨팅 시스템은 메모리를 사용하기 전에 정리하기 보다는 사용을 할때 필요한 놈이 직접 정리하도록 암묵적으로 약속하였고, 그렇게 실행되고 있다. 그것이 효율적이기 때문이다.

그렇기에 변수를 선언하면, 그 변수에 담겨있는 내용물은 아무 의미없는, 알수없는 값이 들어 있으며, 이것을 흔히 쓰레기값, 혹은 NULL값 이라고 부른다. 이 NULL값을 우리가 초기화해야 하며, 이것은 앞으로 코딩하는데 있어서 필수적으로 습관을 들여놓기를 바란다. 그렇다면 초기화는 도대체 무엇을 말하는 것인가?

• 초기화는 NULL값을 임의의 값으로 처음 지정해주는 것을 말한다.
• 변수이름 = 내용물;
• number = 100;

즉, number라는 변수에 100을 처음으로 저장해주는 것을 초기화라고 부르는 것이다. 이 초기화하는 과정은 이후에도 다시 적용할 수 있으며, 이를 초기화한다고 하지 않고 변수에 값을 저장한다라고 표현한다. 정리하자면.

• 변수는 선언을 하면 처음에는 값이 정해지지 않은 상태이다.
• 변수에는 언제든 값을 저장할수 있다.
• 이 값을 저장하는 행동은 몇번이고 반복할수있다.
• 최초로 값을 저장하는 행위를 변수를 초기화한다. 라고 표현한다.
• 변수를 선언하면, 초기화는 꼭 해주자.

보통은 초기화는 변수의 선언과 동시에 많이 사용하며 그럴때는 아래와 같은 형식을 따른다.

• 변수타입 + 변수이름 + 내용물 + ;
• int number = 100;

이러한 형식을 변수선언과 함께 초기화한다. 라고 표현하기도 한다.

아래 코드를 작성해서 빌드하고 눈으로 직접 확인해보기를 바란다.

#include <stdio.h>

int main() {

    int number;
    int number2 = 100;

    printf("number = %d, number2 = %d \n", number, number2);

    nunber = 200;

    printf("number = %d, number2 = %d \n", number, number2);

    number2 = 500;

    printf("number = %d, number2 = %d \n", number, number2);
    
    return 0;
}

차이가 확인이 되는가?

이 코드가 무엇을 전달하고자 했는지 의미를 모르겠다면 이 글을 위에서 다시한번 살펴보기를 바란다.

C언어 문법을 공부하기에 앞서 맛보기이자 누구나 처음으로 다루는 hello, world를 작성해 보겠다.

IDE는 Visual Studio 2019 커뮤니티를 사용하였고, 다른 컴파일러를 사용해도 정상적인 컴파일 환경과, 코드만 갖춰진다면 동일한 결과를 얻을 수 있으니 참고하자.

비쥬얼 스튜디오 2019를 설치하였다면, 실행시 다음과 같은 화면이 뜨게 된다.

여기서 새 프로젝트 만들기를 클릭한다.

새 프로젝트 만들기 대화 상자에서 검색창에 Windows 데스크톱 마법사 중 Windows, 데스크톱 등의 단어위주로 검색을 하고,

아래처럼 목록에서 Windows 데스크톱 마법사를 찾아서 클릭 후 다음을 누른다.

이제 프로젝트가 위치할 디렉토리 패스와 프로젝트 이름을 설정한다. 여기서 주의할 점이 있는데,

• 특수문자는 '-', '_' 외에는 사용하지 않도록 한다. 이외의 특수문자는 차후 컴파일시 오류의 원인이 된다.
• 프로젝트 이름에는 공백문자를 포함하지 않는다. 마찬가지로 컴파일 오류의 원인이 된다.

위 사항을 지키면서 프로젝트 이름을 설정한다. 다음으로 만들기를 누른다.

그럼 아래와 같은 대화상자가 뜨는데, 아래와 같이 콘솔 애플리케이션, 빈 프로젝트를 선택하도록 하자

여기서 콘솔 애플리케이션은 터미널 환경. 즉, 예전 컴퓨터 처럼 텍스트 기반(콘솔 기반)의 프로그램을 만들겠다는 의미이고, hello, world를 출력하기 위해 특별히 다른 프로그램이 필요한게 아니기 때문에 빈 프로젝트를 만든다.

그럼 아래와 같이 프로젝트 생성중이라는 대화상자가 잠시 뜬 후,

프로젝트가 생성된다. 이곳에서 오른쪽에 보면 솔루션 탐색기가 있는데 이걸 클릭해준다.

그러면 비쥬얼 스튜디오 2019가 자동으로 생성한 프로젝트 구조가 보인다. 이제, 소스코드를 추가할텐데, 각자 만든 프로젝트 이름에서 마우스 우클릭을 하면,

아래처럼 여러 메뉴들이 보일 것이다. 여기서 추가 메뉴를 눌러준다.

새 항목을 클릭하고,

아래 대화상자에서 C++ 파일을 선택한다.

그 다음으로 소스파일 이름을 설정할 텐데, 여기서 중요한 것이 있다. 아마 처음에는 이름이 소스.cpp 이런식으로 되어 있을건데, .cpp 는 C언어 소스파일이 아니라 C++(C plus plus -> cpp) 파일을 의미한다. 우리는 C언어 소스코드를 만들 것이므로 'hello_world.c' 와 같은 이름으로 코드를 만들어야 한다. 다 되었다면 추가 버튼을 누르자.

아래처럼 아까는 보이지 않았던 소스코드가 생성되었다. 이제 이곳에 소스코드를 작성하면 된다.

코드는 아래와 같이 작성하면 된다.

#include <stdio.h>

int main() {

    printf("hello, world!!!");
    
    return 0;
    
}

소스코드를 자세히 알 필요는 없지만 혹시나 왜 저런 코드를 사용하였는지 궁금하다면 간략하게 설명을 하겠다.

#include <stdio.h> 는 일종의 약속이다. 여기서는 stdio.h 라는 파일을 참고하겠다 라는 의미인데, 여기서 stdio.h는 standard I/O header파일을 의미한다. 즉, 표준(standard) 입출력(input, output) 머리(header) 그러니까 입력하고 출력하기 위한 파일들의 요약(?)본을 참고하겠다는 의미를 하고 있는 것이다.

int main() { . . . } 부분이 C언어에서 일종의 약속된 코드인데 이부분을 실행하도록 약속이 되어있다. 자세한 이유는 더 낮은 레벨에서 설명해야 하는데 지금으로써는 너무 어려운 설명이 될 것이기에 차후에 설명하겠다. 지금은 main() 이 C코드에는 무조건 있고, 이부분부터 시작한다고 보면 된다.

printf("hello, world!!!");  이 부분이 실행할 프로그램에서 유일하게 무언가 실질적인 일을 하는 부분이다. 여기서 printf는 "" 안에 있는 문자열을 콜솔창에 출력하겠다 라는 의미의 함수이다.

return 0; 메인함수가 이 메인함수를 호출한 프로그램(콘솔)에게 "나 정상적으로 프로그램 실행되었어!!" 라고 알려주는 부분이 되겠다.

그럼 아래와 같이 소스코드를 작성하고, 메뉴에 있는 "로컬 Windows 디버거" 를 클릭하면,

아래처럼 자동으로 컴파일 및 링크작업을 하게되는데 이를 통틀어서 보통 프로그램을 빌드한다 라고 표현한다.

컴파일과 링크의 의미는 차후 설명하도록 하겠다.

잠시 후 콘솔창이 뜨며 아래와 같이 hello, world!!! 를 출력하는 프로그램을 만나볼 수 있게 된다.

비록 보잘것 없고 간단한 프로그램이지만 맛보기로는 더할나위 없는 소스코드이다. 다음부터는 본격적으로 C언어의 문법을 다루도록 하겠다.