Introduction of C++

Posted on 2020-07-01 In Etc.

C++?

C언어에 객체 지향 프로그래밍 기능을 추가하여 만든 언어
C언어만큼 효율적이고 속도가 빠르며 이식성이 좋은 절차적 프로그래밍(Procedural programming) 가능
복잡한 프로그램을 작성하는데 매우 효과적인 방법으로 알려진 객체 지향 프로그래밍(Object-oriented programming) 가능
템플릿을 이용하는 일반화 프로그래밍(Generic programming) 가능

프로그래밍 기법의 발전

절차적 프로그래밍

프로그램은 흔히 데이터와 알고리즘으로 이루어져 있다고 말함
- 데이터 : 프로그램에서 사용하는 정보
- 알고리즘(Algorithm) : 컴퓨터로 문제를 해결하는 절차
초기의 프로그래밍은 데이터보다 알고리즘(절차)의 작성에 치중
절차를 중시하는 프로그래밍 기법 - 절차적 프로그래밍(Procedural programming)
GOTO문과 같이 무조건 특정한 위치로 점프하는 문장 난해
이것을 해결하기 위해 1970년대 구조화 프로그래밍(Structural programming) 개발
- 순차, 반복, 선택만을 이용하여 순차적으로 프로그램하는 방식
- 명확하고 검사와 오류 수정이 쉬운 프로그램 작성 가능
- 독립적인 모듈(Module)이라는 단위로 나누어 작성하는 기법으로 발전
- 하향식(Top-down) 설계 : 큰 문제를 작은 문제들로 계속 나누어가는 것
- 데이터보다는 주로 문제를 해결하는 알고리즘(절차)에 집중 - 프로그램 규모가 커지면 역부족

객체 지향 프로그래밍

절차적 프로그래밍의 문제점을 해결하기 위해 객체 지향 프로그래밍 등장
절차적 프로그래밍에서 알고리즘을 중요시했던 것과는 반대로 객체 지향에서는 데이터를 중요시함
- 문제에서 필요한 데이터를 먼저 설계
클래스 : 데이터를 나타낼 때 사용하는 도구
- 클래스에는 데이터 외에 데이터를 처리하는 함수(알고리즘) 포함
상향식(Bottom-up) 설계 : 낮은 수준의 클래스를 먼저 설계하고 높은 수준의 클래스 설계로 진행
캡슐화 : 데이터와 알고리즘을 하나의 단위(클래스)로 묶는 것
- 데이터에 대한 불필요한 접근 차단
- 데이터 보호
- 각 클래스들을 서로 독립적으로 작성 가능
상속 : 비슷한 클래스가 이미 존재하고 있다면 그 클래스를 가져다가 사용하는 것
- 그 클래스 중 바꿔야할 부분이 있다면 변경 가능
다형성 : 같은 이름의 함수나 연산자를 중복 정의하여 상황에 따라 가장 적절한 함수나 연산자를 프로그램이 자동적으로 선택하도록 하는 것
객체 지향의 개념에서 공통적 목표 : 코드의 재사용(Reuse)
- 캡슐화, 상속, 다형성
- 지금까지의 프로그램 개발이 힘들었던 이유 : 다른 사람들의 유용하고 좋은 코드 재사용 X

일반화 프로그래밍

하나의 코드로 다양한 데이터를 처리할 수 있음
데이터의 타입과 무관한 일반적인 코드를 작성하는 기법
알고리즘이 타입 매개 변수(Type parameter)를 이용하여 작성
1983년 에이다(Ada) 프로그래밍 언어에 의해 처음 시작
동일한 작업을 여러 가지 타입에 대하여 실행하는 함수를 작성하는데 유용
결과적으로 코드의 중복을 막을 수 있음
특정한 데이터 타입을 지정하지 않는 일반적인 코드를 작성하고 그 코드를 여러 가지 데이터 타입에 널리 사용할 수 있도록 함

프로그램 작성 과정

프로그래머
- 에디터(Editor)
소스파일 - test.cpp
- 컴파일러(Compiler)
오브젝트 파일 - test.obj
- 링커(Linker)
실행파일 - test.exe
- 실행(Execution)
사용자

편집 단계(Edit)

소스 코드(Source code) : C++ 언어를 이용하여 원하는 작업의 내용을 기술하는 것
- 에디터를 이용하여 입력되어서 텍스트 파일로 저장되어야 함
소스 파일(Source file) : 소스 코드가 들어 있는 파일
- 확장자 : .cpp

컴파일 단계(Compile)

컴파일러 : 소스 파일을 분석하여 특정한 컴퓨터에서 수행이 가능하도록 기계어로 변환
- 소스 파일의 문장을 분석하여 문법에 맞도록 작성되었는지 체크
- 만약 오류가 발견되면 사용자에게 오류 통보 및 컴파일 종료
  - 프로그래머는 편집 단계로 되돌아가서 소스 파일 수정
- 만약 오류가 없다면 컴파일러는 각 문장들을 어셈블리 언어로 변환
  - 다시 어셈블리 언어는 어셈블러에 의해 기계어로 변환
  - 이 기계어로 되어 있는 파일은 오브젝트 파일(Object file)이라고 불림 - .obj 확장자

링크 단게(Link)

링크(Link) : 서로 연관된 오브젝트 파일들을 라이브러리 파일들과 연결하여 하나의 실행 파일(Execute file)을 만드는 절차
Windows에서는 링크가 끝나면 실행가능한 파일 .exe 생성
컴파일과 링크 두 단계로 분리시켜 실행 파일을 만드는 이유
- 여러 개의 파일로 구성된 프로그램의 경우 각각의 파일을 따로 컴파일한 후에 링커를 통하여 결합
- 만약 하나의 소스 파일만 변경되었다면 변경된 소스 파일만 다시 컴파일하고 나머지 파일들의 오브젝트 파일은 다시 컴파일하지 않고 사용 가능

실행 단게(Execute)

프로그램을 실행하려면 Windows에서는 .exe를 클릭하거나 실행 메뉴를 사용
유닉스에서는 파일명을 입력하고 엔터를 눌러 사용
만약 실행 도중 오류가 발생하거나 실행 결과가 잘못되면 실행을 중단하고 다시 편집 단계로 돌아가서 소스 파일 수정

Example

test.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    cout << "Hello, World!\n" << endl;
    cout << "end" << endl;
    return 0;
}

Output

Hello, World!

end
Program ended with exit code: 0

대문자와 소문자 구별
주석은 // 혹은 /* */와 같이 사용
- 주석 : 프로그램이 하는 일을 설명하는 설명 글
- 프로그램의 실행 결과에 영향을 끼치지 않음
- 컴퓨터를 위한 것이 아니고 프로그램을 읽는 사람을 위한 것
- 프로그램의 가독성을 높임
#include <iostream>은 전처리기 지시어
- 전처리기(Preprocessor) : 본격적으로 컴파일 하기 전에 미리 어떤 처리를 하는 프로그램
- 전처리기는 보통 컴파일러의 일부분으로 자동적으로 호출
- 모든 전처리 지시어는 # 기호로 시작
- #include : 특정한 파일을 소스 코드 안에 포함시킬 때 사용
- iostream : 입출력에 필요한 클래스와 객체들이 정의되어 있음
using namespace std;
- using : 이름 공간을 지정하는 지시어
- 프로그램에서는 많은 이름(식별자)들이 사용되고 이 이름들은 효율성을 위하여 이름 공간(Name space)이라고 하는 몇 개의 영역으로 구성되어 있음
- 이름 공간(Name space)은 동일한 이름을 여러 소프트웨어 개발자들이 사용할 수 있도록 함
- 만약 std를 이름 공간으로 설정하지 않는다면 std::cout << Hello, World!\n;으로 사용
main() 함수의 정의
- 함수(Function) : 입력이 주어지면 이것을 처리하여서 출력을 만들어내는 가상적인 상자, 특정한 작업을 수행하는 코드들을 모아놓은 상자
- 함수 정의는 함수 헤더와 함수 몸체로 나눌 수 있음
  - int main() - 함수 헤더 : 함수의 입력과 출력을 나타내는 부분으로 함수와 외부를 연결시키는 역할
  - { ... } - 함수 몸체 : 함수가 수행하는 작업을 기술하는 문장(Statement)들이 들어감(각각의 문장은 ;으로 종료되어야 함)
함수 헤더
- 함수 헤더(Function header) : 외부와 함수 사이의 인터페이스 역할을 함
- 함수는 외부의 함수로부터 호출될 수 있음
- 함수는 호출 시 입력을 받을 수 있고 호출이 종료되면 자신을 호출한 함수에게 값을 반환할 수 있음
- main() 앞의 int는 함수가 반환하는 값의 타입이 정수임을 표시
- 함수 이름 뒤에 붙이는 괄호 안은 외부로부터 전달 받는 데이터를 나타냄
- 빈 괄호만 있다는 것은 아무런 데이터도 받지 않음을 나타냄
- 결론적으로 main() 함수는 자신을 호출한 함수로부터는 값을 ㅂ다지 않지만 정수값을 반환한다는 것을 의미
- 모든 C++ 프로그램에서는 반드시 main() 함수가 하나 있어야 함
  - main() 함수는 프로그램에서 가장 먼저 실행되는 부분
  - 만약 프로그램에서 main() 함수가 정의되지 않으면 컴파일 단계에서 오류 발생