C++ 프로그래밍 03 - 언어의 기초(2)

Wonil Jang·2024년 10월 17일

C프로그래밍 컴퓨터과학 한국방송통신대학교

컴퓨터과학

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해당 포스트는 강의를 수강 후 개인적으로 이해한 부분을 글로 기록하고 해석하기 위한 목적으로 이해한 부분이 틀릴수도 있습니다. 잘못 이해하고 있거나 틀린 부분에 대해서는 편하게 지적해 주시면 수정하겠습니다.

1. 흐름제어 구문

프로그램의 진행을 제어 할 수 있는 구문

기본적인 흐름제어 구조
1. 순차 구조
  - 문장이 나열된 순서에 따라 차례로 실행하는 구조
2. 조건제어 구조
  - 지정된 조건에 따라 실행 흐름을 제어하는 구조
  - if문, swtich문
3. 반복제어 구조
  - 정해진 범위의 문장을 반복적으로 실행하게 하는 구조
  - for문, while문, do ... while문

2. 조건문 - if

if(a > b) // 조건
	cout << a << endl; // if문의 조건이 참일 때 실행 구문
else 
	cout << b << endl; // if문의 조건이 거짓일 때 실행 구문

조건이 참인 경우에만 실행 구문이 있는 경우 else 구문은 생략할 수 있다.

3. 조건문 - switch

if문은 일반적인 모든 조건을 판단하는데 활용할 수 있지만 switch문은 정수형 수식에 대한 판단을 한다.
case마다 break 명령어가 없는 경우 다음 case도 실행한다.

// 코드 예제, int형 변수 score의 값에 따라 A ~ F의 학점 부여하는 코드
switch(score / 10) {
  case 10:
  case 9: 
      grade = 'A'
      break;
  case 8:
      grade = 'B'
      break;
  case 7:
      grade = 'C'
      break;
  case 6:
      grade = 'D'
      break;
  default: 
      grade = 'F'
}

4. 반복문 - for 루프

for문 사용 형식

정해진 횟수 만큼 반복하고자 하는 경우 사용

for(초기화_문장; 반복조건; 증감_문장) {
	반복 실행할 구문
}

// 코드 예제, 10개의 정수 값을 입력하여 합계 구하기
int val, total = 0;
for(int i = 0; i < 10; i++) {
	cin >> val;
    total += val;
}

범위 기반 for 루프 (C++ 11 이후)

for(원소선언 : 데이터집합) {
	반복 실행 구문
}

// 코드 예제, 배열 안의 모든 값을 합산 하기 
int arr[5] = {2, 3, 9, 4, 7};
int sum = 0;
for(int a : arr)
	sum += a;
cout << "합계 = " << sum << endl;

3. 반복문 - while 루프

조건을 판단한 후 참일 경우 반복 구문을 실행한다.

while(반복조건) {
	반복 실행 구문
}

// 코드 예제, 10개의 정수 값을 입력하여 합계 구하기
int val, total = 0;
int i = 0;
while(i < 10) {
	cin << val;
	total += val;
	i++;
}

4. 반복문 - do ... while 루프

while 루프와 비슷하지만 조건을 판단하는 순서가 다르다. 반복 문장을 실행한 후 조건을 판단하여 조건이 참인 경우 반복 실행 구문(do)을 반복하여 실행한다.

do
	반복 구문;
while(반복 조건);

2. 구조체와 클래스

1. 구조체

구조체란

여러 가지 자료형의 데이터 집합을 저장할 수 있는 새로운 자료형을 정의한 것

구조체 선언문 형식

struct StructName {
	Type1 item1;
    Type2 item2;
    .
    .
    .
};

구조체의 예

// 2차원 좌표
struct C2dType {
 	double x, y;
};

// 원
struct CircleType {
	C2dType center;
    double radius;
};

구조체 데이터를 처리하는 함수

C 언어에서는 구조체와는 별개의 함수로 정의한다.

// 코드 예제, 원의 면적을 구하는 함수
// 위 구조체의 예의 CircleType과 이어진다. 

double circleArea(CircleType c) {
	return c.radius * c.radius * PI;
};

int main() {
	CircleType c1 = {{0, 0}, 10};

	cout << "원의 면적 : " << circleArea(c1) << endl;
};

2. 클래스

클래스란?

표현하고자 하는 대상(객체)의 데이터(속성)와 함께 그 대상이 할 수 있는 동작을 나타내는 함수(행위)들을 묶어서 선언한 것

// 코드 예제, '원' 클래스, 위 예제 코드와 이어진다.
class CircleClass {
	C2dType center;
    double radius;
public:
	void init(double cx, double cy, double r) {}
    double area() const {}
    bool chkOverlap(const CircleCalss& c) const {}
    void display() const {}
};

3. 구조체와 클래스의 비교

C 언어의 구조체는 구조체와 구조체를 활용한 함수가 모두 별개로 되어있는 반면 C++ 언어의 클래스는 구조체와 구조체를 활용한 함수가 모드 같은 블락 내부에 묶어서 사용할 수 있다.

3. 배열

동일한 자료형의 값을 연속적으로 할당된 공간에 묶어 하나의 이름을 가지는 변수로 만든 데이터
각각의 원소는 0번부터 시작하는 순차적인 번호(인덱스)를 부여 받는다.
배열의 차원: 배열의 인덱스 개수

1. 1차원 배열

1차원 배열의 선언

float fArray[4]; // 해당 코드에서 [4]의 부분이 배열의 차원

1차원 배열의 사용

// 코드 예제
float fArray[4];
int i = 0;
fArray[i] = 10.0f;
cin >> fArray[1] >> fArray[2] >> fArray[3];
cout << fArray[1] * fArray[2];

2. 2차원 배열

1차원 배열이 원소인 배열

int Arr2D[4][3];

C++ 언어에서 2차원 배열은 메모리 상에 행 우선 순서(row-major order)로 저장한다.

3. 배열의 활용

배열의 초기화

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // '=' 는 생략 가능하다.
int b[5] = {1, 2, 3}; // b[3]와 b[4]는 0으로 초기화 된다. 
int c[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 배열의 크기를 생략한 경우 배열에 입력한 값의 갯수만큼 지정된다. 
int d[2][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}}; // 4개의 데이터를 가지고 있는 1차원 배열이 2개 있는 배열, 2차원 배열

여러 개의 데이터 중 최댓값 구하기

int main() {
	int max;
    int data[10] = {10, 23, 5, 9, 22, 48, 12, 10, 55, 31};
    max = data[0];
    cout << "데이터: " << data[0];
    for(int i = 1; i < 10; i++) {
    	cout << " " << data[i];
        if(max < data[i]) max = data[i];
	};
    cout << "\n\n배열의 최댓값: " << max << endl;
    return 0;
};

4. 포인터와 동적 메모리 할당

1. 포인터란?

어떠한 대상이 위치한 곳을 가리키는(주소를 저장하는) 변수
가리키는 대상: 포인터에 지정된 자료형에 해당되는 변수, 동적으로 할당된 메모리, 함수 등

2. 포인터 선언 형식

TypeName* ptrVar;
// TypeName: 가리킬 값의 자료형
// ptrVar: 포인터 변수 이름

3. 포인터의 활용

포인터의 사용

포인터가 유효한 대상을 가리키게 한 후 사용

ptrVar = &var; // ptrVar이 var을 가리키게 한다. 
*ptrVar = value; // ptrVar을 이용하여 var의 값에 접근

&: 주소 계산 연산자
*ptrVar: 포인터 ptrVar이 가리키는 곳

// 코드예제
int a;
int* iPtr = &a; // iPtr은 변수 a의 값에 접근할 수 있는 포인터
*iPtr = 10; // iPtr 포인터를 사용하여 a의 변수에 10 할당

사용 예제

// SimplePt.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 10;
    int* ptr;
    ptr = &a;
    cout << "ptr이 가리키는 값: " << *ptr << endl; // ptr이 가리키는 값: 10
    *ptr = 20;
    cout << "변수 a의 값: " << a << endl; // 변수 a의 값: 20
    return 0;
};

4. 동적 메모리 할당

동적 메모리 할당이란?

프로그램 동작 중 메모리의 필요성과 소요량을 결정하여 필요한 공간을 할당하는 것

일반적인 변수의 경우 변수의 생성 시점 또는 함수나 프로그램이 끝나는 시점에 따라 생명 주기를 가지게 되지만 동적 메모리 할당의 경우 메모리의 생성 시점과 메모리의 소멸 시점에 따라 생명 주기를 가진다.

메모리 공간의 생성 시점: new 연산자의 실행 시점
메모리 공간의 소멸 시점: delete 연산자의 실행 시점
포인터 변수가 할당된 기억 공간을 가리키게 한다.

메모리 할당 연산자

ptrVar = new TypeName;
ptrVar = new TypeName[n];

메모리 반납 연산자

delete ptrVar;
delete [] ptrVar;

단일 데이터 공간의 할당 및 반환 예제

// 메모리 할당
int* intPtr;
intPtr = new int;
*intPtr = 10;

// 메모리 반납
delete intPtr;
intPtr = nullptr; // nullptr: C++ 11부터 도입된 상수

배열 데이터 공간의 할당 및 반환 예제

// 메모리 할당 
int* intPtr;
intPtr = new int[4];
*intPtr = 10;
*(intPtr+1) = 20;
intPtr[2] = 30;

// 메모리 반납
delete [] intPtr;
intPtr = nullptr;

5. 참조

1. 참조란?

어떠한 대상을 가리키는 값(포인터와 유사)
참조 변수는 참조 대상의 별명처럼 사용할 수 있다.
l-value 참조: 실체가 있는 대상(l-value)에 대한 참조

a = b + 10; // a: l-value, b + 10: r-value, 왼쪽 오른쪽으로 구분

l-value 참조 변수의 선언 형식

TypeName& refVar = varName;

- TypeName: 참조 대상의 자료형
- refVar: 참조 변수의 이름
- varName: 참조 대상

포인터는 초기화가 반드시 필요하지 않지만 참조는 반드시 초기화가 되어야 한다.

2. l-value 참조 변수의 사용 예제

// 참조 변수 예제
int a = 10, b = 20;
int& aRef = a;
cout << aRef << endl;
aRef = 100;
aRef = b;

// 차이를 비교하기 위한 포인터 예제
int a = 10, b = 20;
int* aPtr = &a;
cout << *aPtr << endl;
*aPtr = 100;
*aPtr = b;

3. const 참조

const 참조를 사용하면 참조 변수가 참조하는 대상의 값을 바꿀 수 없다.

// 코드 예제
int x {10};
const int& xRef = x;
cout << xRef << endl; // 10
xRef += 10; // error, const 참조 변수여서 값을 수정할 수 없다.

4. 참조가 포인터의 다른 점

참조 변수를 이용하여 값을 읽거나 저장할 때 참조 대상 변수를 사용하는 형식과 동일하다.
참조 변수는 초기화를 통해 반드시 어떤 대상을 참조해야 한다.
- 초기화되지 않은 상태로 인해 무엇을 참조하고 있는지 알 수 없는 상황은 발생하지 않는다.
참조의 유효기간 동안 하나의 대상만 참조할 수 있기 때문에 초기화를 통해 지정된 참조 대상을 바꿀수 없다.

5. r-value 참조

r-value 참조란?

사용한 후에 값이 더 이상 필요하지 않은 대상을 참조

r-value 참조의 용도

객체의 값을 다른 객체로 이동

Wonil Jang

아 좀 신나고 싶네! XD

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