[Rookiss C++] 자료형

황교선·2023년 3월 13일

cpp

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우선 자료형을 설명하기 전에 필요한 문법과 개념들을 설명한다.

키워드

특별한 의미가 있는 미리 정의된 예약된 식별자

키워드는 컴파일러가 사용하기 위해 미리 예약해둔 단어이기 때문에 그 용도에 맞게 사용해야 한다. 용도는 나중에 천천히 알게 된다.
코드를 짤 때는 키워드와 식별자의 조합으로 이루어진다. 미리 예약된 단어인 키워드와 우리가 보기 편하게 이름을 정한다는 식별자를 통해서 문장을 구성하게 된다.

대표적인 키워드

식별자

개체나 변수, 클래스, 구조체, 열거형식, 함수 등에 쓰이는 문자 시퀸스
다시 말해 우리가 프로그래밍할 때 무언가에 붙여주는 이름

식별자 규칙(변수의 이름 생성 규칙)

영소문자, 영대문자 및 _ 로 시작하는 것은 가능
- 소문자와 대문자는 다른 것으로 구분됨
키워드는 이미 정의되어 있기 때문에 불가능
숫자는 식별자의 첫 번째로 들어가는 것이 아니면 가능
- ex) 1abc (X), a1bc (O), abc_1 (O)
_ 이외의 특수문자는 불가능
- 공백도 불가능
기존에 선언한 이름과 겹치는 것이 불가능

들여쓰기

코드의 가독성을 위해 사용함
영역이 동일한 문장들을 같은 라인에 맞춤

사용 방법

Tab을 누르면 현재 문장이 4칸 안쪽으로 들여씀
Shift + Tab을 누르면 현재 문장이 4칸 바깥으로 내어씀
- Shift : .…을 바꾸다, 대체하다
- Shift는 보통 반대되는 기능으로써의 키로 사용함
  ex) 웹페이지에서 스페이스바를 누르면 아래로 내려가지만 쉬프트 + 스페이스바를 하면 올라감

세미콜론

;
문장의 끝을 알려주는 기호

생략하면 컴파일 에러가 발생함
C++은 줄바꿈이 아닌 ;으로 문장의 끝을 구분함

주석

컴파일러가 무시하지만 프로그래머에게 유용한 텍스트
프로그램에 반영되지 않는, 코드의 중간 중간 쓸 수 있는 메모

사용 방법

// 한 줄 짜리 주석, //의 뒷부분부터는 주석으로 간주된다
int a; // 이렇게 문장의 끝 뒤에도 사용할 수 있다.

/* 여러 줄로 처리할 수 있는 주석 */
/* 
여러 줄로 
처리할 수 
있는 주석
중간에 코드가 들어가 있으면 그 코드 또한 주석처리된다.
*/

// 한 줄 짜리 주석을
// 그냥 여러번
// 사용하기도 한다

컴퓨터의 정보 처리

메모리

메모리는 컴퓨터구조와 운영체제에서 많이 다루게 되겠지만, 프로그램은 실제 컴퓨터(하드웨어) 위에서 *운영체제(소프트웨어) 위에서 돌아가는 것이기 때문에 간략하게 설명한다.

*운영체제도 프로그램이다.

컴퓨터는 크게 아래 네 가지로 구성되어 있다.

여러가지 연산을 위해 사용되는 CPU(비유하자면 사람)
메모리(사람이 작업하는 책상 위의 화이트보드에 적은 정보들)
보조기억장치(책상 옆의 여러 자료가 저장되어 있는 책장)
입출력장치(사람의 목소리, 귀, 손, 행동 등)

[https://hongong.hanbit.co.kr/컴퓨터의-4가지-핵심-부품cpu-메모리-보조기억장/](https://hongong.hanbit.co.kr/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98-4%EA%B0%80%EC%A7%80-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EB%B6%80%ED%92%88cpu-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EB%B3%B4%EC%A1%B0%EA%B8%B0%EC%96%B5%EC%9E%A5/)

사람이 작업하는 모든 것을 기억하기는 쉽지 않다. 작업하는 화이트보드에 적어두고 필요 없는 정보는 지우며 화이트보드의 공간을 최대한 잘 사용해야한다. 작업하는 일이 많아질수록 화이트보드는 여러 작업의 정보들로 쌓일 것이고, 더 이상 쓸 공간이 없으면 무언가를 지워야한다.

이 중 메모리에 관해서 더 비유하자면 아래처럼 되겠다.

화이트보드가 메모리
화이트보드의 크기가 메모리 크기(ex) 8GB, 16GB)
화이트보드에 적는 내용이 변수, 상수 등
화이트보드에는 각 칸이 나누어져 있어, 어디에 있는지를 확인할 수 있는 주소(포인터 개념에서 설명)

자료형을 여러가지로 나눈 이유는 컴퓨터가 명확히 이해할 수 있으며, 이 화이트보드와 책장의 공간활용과 사람의 성능을 최대한 잘하기 위함이라고 보면 되겠다. 실수보다 정수를 더 빠르게 처리하고 덧셈과 곱셈이 나눗셈보다 더 빠르다.

데이터

bit

데이터의 최소 단위

컴퓨터가 정보를 처리하는 단위가 비트이다. 하나의 공간에 0 또는 1의 값을 저장시킴으로서 2가지의 상태로 구분할 수 있다.

Byte

정보를 처리하는 가장 작은 단위

8개의 bit로 이루어짐
2가지의 상태를 구분할 수 있는 bit가 8개가 모였으므로 2^8 = 256의 가짓수를 파악할 수 있음
bit와 Byte를 축약어로 사용할 때 bit = b, Byte = B로 사용함
- 예를들면 USB의 전송속도나 인터넷 속도를 얘기할 때 비트 단위로 얘기할 때가 많음
- 기가비트(Gb = Giga bit), 기가바이트(Giga Byte) 라서 둘의 차이는 8배가 남 [10Gb = 1.25GB]

자료형

데이터가 어떻게 메모리에 저장되고, 프로그램에서 어떻게 처리되어야하는지를 명시적으로 알려주는 역할

형식, 타입, 데이터 타입이라고도 부름
컴퓨터는 이진수를 이용하여 모든 자료형 데이터를 저장

많이 사용하는 자료형의 목록은 다음과 같다.

분류	자료형	크기	범위	출력 포맷
bool	불형	1Byte	true, false
char	문자형	2Byte	-128 ~ 127	%c
unsigned char			0 ~ 255	%c
short	정수형		-32768 ~ 32767	%d
unsigned short			0 ~ 65535	%d
int		4Byte	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	%d
unsigned int			0 ~ 4,294,967,295	%u
long		4Byte or 8Byte	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647 or -9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807	%ld
unsigned long			0 - 18,446,744,073,709,551,615	%lu
float	실수형	4Byte	-3.4 X 10^38 ~ 3.4 X 10^38	%f
double		8Byte	-1.7 X 10^308 ~ 1.7 X 10^308	%lf

long만 크기가 두 가지로 나뉘는 이유는 Windows 운영체제만 4Byte고 macOS, Linux 등은 8Byte다.
unsigned는 부호 비트를 제거하여 저장 가능한 양수 범위를 두 배로 늘이는 역할의 키워드
크기는 메모리에 할당되는 크기를 의미
범위는 그 자료형이 다룰 수 있는 범위를 뜻함
출력 포맷은 출력문으로

부울 형식, 불형

boolean, bool
true와 false라는 두 가지 값이 존재
1과 0만으로 부울 형식의 모든 데이터의 경우의 수를 나타낼 수 있어 1bit만 사용하면 되지만, 데이터 처리의 최소 단위가 1Byte이기 때문에 크기는 1Byte
보통 네이밍(변수 이름 짓기)은 is 또는 has로 시작해서 참, 거짓을 판가름하는 불형이라는 것을 바로 확인할 수 있게하여 가독성을 높임

bool isMale = true;
bool isHighLevel = false;
bool hasSkill = true;

문자 형식

문자 하나를 표현할 수 있는 타입
컴퓨터는 2진수 밖에 인식하지 못하여 문자도 숫자로 표현해야함
- 즉, 정수처럼 사용할 수 있음
보통 ASCII(아스키코드)를 나타내는데 사용

// 문자의 의미로 작은 따옴표 ''사용
char ch1 = 'a'; // 'a' 자체가 97이라는 값과 대응됨
char ch2 = 97;
char ch3 = 'a' + 1; // 'a'는 97이기 때문에 거기에 1을 더하면 98임. 98을 뜻하는 문자는 b.

char ch4 = '1'; // 1을 뜻하는 문자의 실제 값은 49임. char ch4 = 49를 한 것과 동일
char ch5 = 49;

// Escape Sequence
// 표기하기 애매한 애들을 표현
// \t 아스키코드9 = Tab
// \n 아스키코드10 = LineFeed(한 줄 아래로)
// \r 아스키코드13 = CarriageReturn (커서 << )

나중에 string 이라는 문자들이 나열된 문자열 형식을 배움

정수 형식

정수

자연수와, 자연수에 음의 기호를 붙인 음의 정수, 그리고 0을 합친 수의 모임

이진수로 표현함

다양한 범위의 자료형을 통해 메모리 공간을 효율적으로 사용할 수 있음

최상위 비트(MSB)는 부호 비트로 사용

음수를 표현하는 방식

최상위 비트만 부호 비트로 사용
- 단점
  - -0과 +0이 만들어짐 → 0인지를 확인하기 위해 -0과 +0 두 번을 검사해야함
    - 표현할 수 있는 한 가지 경우의 수가 낭비됨
  - 음수와 양수의 덧셈이 복잡해짐
    - 절댓값이 큰 수가 앞으로 오게하여 뺄셈을 해야함
    - 또한 MSB를 절대값이 큰 수에 맞춰주어야함
1의 보수
- 단점
  - -0과 +0이 만들어짐 → 0인지를 확인하기 위해 -0과 +0 두 번을 검사해야함
    - 표현할 수 있는 한 가지 경우의 수가 낭비됨
  - 캐리가 발생하는 경우 모두 처리해주어야함
2의 보수
- 컴퓨터의 음수를 표현하는 방식으로 사용

2의 보수로 표현하는 방법

표현하려는 음수를 우선 양수로 나타냄
그 양수에서 모든 비트를 반전시킴
거기에 1을 더함
ex) 4비트 시스템에서의 -7 표현 방법
- 0111 (8 0 + 4 1 + 2 1 + 1 1 = 7)
- 1000 (모든 비트를 반전)
- 1001 (반전된 비트에 + 1)

short s = 20;
short s2 = -345;
unsigned short s3 = 65000; // 0과 양의 정수만을 담을 수 있는 자료형

int i = 100;
int i2 = -200;

long l = 12345678;
long l2 = -12345678;

실수 형식

정수 형식 자체만으로 실수를 표현하기는 까다롭다. 그래서 실수 형식도 존재하는데 크게 두 가지이다.

float
double

부동소수점

뜰 부, 움직일 동, 소수점
소수점의 위치를 고정하지 않는다

현재 우리가 사용하는 실수 형식의 표현 방식

표현할 수 있는 범위가 고정소수점 방식보다 월등히 큼

[http://www.tcpschool.com/cpp/cpp_datatype_floatingPointNumber](http://www.tcpschool.com/cpp/cpp_datatype_floatingPointNumber)

#include <iostream>
#include <iomanip> // 원하는 소숫점 자릿수까지 출력하기 위해 넣은 헤더
using namespace std;

int main() 
{
    float f = 3.14159265358979323846264f;
    double d = 3.14159265358979323846264;

    cout << setprecision(20); // 원하는 소숫점 자릿수까지 출력하기 위해 설정하는 함수
    cout << f << endl;
    cout << d << endl;
}

// 출력 결과
//     3.14159265358979323846264
// f : 3.1415927410125732422
// d : 3.141592653589793116

각 자료형의 크기에 대한 코드

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
{
    cout << "char \t\t:" << sizeof(char) << " bytes\n";
    cout << "bool \t\t:" << sizeof(bool) << " bytes\n";
    cout << "short \t\t:" << sizeof(short) << " bytes\n";
    cout << "int \t\t:" << sizeof(int) << " bytes\n";
    cout << "long \t\t:" << sizeof(long) << " bytes\n";
    cout << "long long \t:" << sizeof(long long) << " bytes\n";
    cout << "float \t\t:" << sizeof(float) << " bytes\n";
    cout << "double \t\t:" << sizeof(double) << " bytes\n";
}

/* 출력 결과
char 		:1 bytes
bool 		:1 bytes
short 		:2 bytes
int 		:4 bytes
long 		:8 bytes
long long 	:8 bytes
float 		:4 bytes
double 		:8 bytes
*/

참고한 자료

황교선

성장과 성공, 그 사이 어딘가

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식별자

식별자 규칙(변수의 이름 생성 규칙)

들여쓰기

사용 방법

세미콜론

주석

사용 방법

컴퓨터의 정보 처리

메모리

데이터

bit

Byte

자료형

부울 형식, 불형

문자 형식

정수 형식

정수

음수를 표현하는 방식

2의 보수로 표현하는 방법

실수 형식

부동소수점

각 자료형의 크기에 대한 코드

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