NASA는 C 코드를 이렇게 짠다고? - 제어 구조

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7. 제어 구조(Control Structures)

이 장에서는 프로그램 흐름을 제어하는 구조적 방법에 대해 설명한다.
NASA는 명확하고 일관된 제어 흐름을 가장 중요한 코딩 원칙 중 하나로 여긴다.
즉, 코드가 “읽히는 흐름”과 “실제 실행 흐름”이 동일해야 한다.

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7.1 일반 원칙(General Principles)

1. 구조적 제어만 사용

   • goto 문은 절대 금지한다.
     오직 if, else, for, while, do-while, switch 만 허용된다.
   • 예외적인 상황(에러 처리 포함)에서도 goto 대신
     함수 분리 또는 명시적 반환을 이용해야 한다.

2. 단일 입출력 원칙(Single-entry, single-exit)

   • 루프와 조건문은 하나의 입구와 하나의 출구만 가져야 한다.
   • break나 continue의 남용은 프로그램의 논리를 흐트러뜨린다.

3. 블록 사용의 명확성

   • 모든 제어 구조에서 항상 중괄호 {} 를 사용한다.
     단일 문장이라도 예외 없이 사용한다.
   • 예:

     if (x > 0) {
         process(x);
     }

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7.2 if 문(If Statements)

1. 조건문 형태

   • 모든 if 문은 명확한 비교 연산자를 포함해야 한다.

     if (count == 0)

   • if (flag) 같은 암시적 비교는 피한다.
     대신 if (flag == TRUE) 형태로 명확히 작성한다.

2. else-if 체인

   • 여러 조건이 연속될 경우 if / else if / else 구조로 작성한다.
     들여쓰기를 일정하게 유지해 논리의 흐름을 명확히 한다.
   • 예:

     if (value < 0) {
         error();
     } else if (value == 0) {
         reset();
     } else {
         proceed();
     }

3. 단락 평가(short-circuit evaluation) 주의

   • &&와 ||는 좌항이 평가된 후 필요 시에만 우항을 평가한다.
     이로 인한 부수효과(side effect)가 없도록 한다.

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7.3 switch 문(Switch Statements)

1. 형식

   • switch 문에는 항상 default 절이 포함되어야 한다.
   • 각 case 끝에는 break를 반드시 넣는다.

     switch (status) {
         case READY:
             start();
             break;
         case RUNNING:
             monitor();
             break;
         default:
             report_error();
             break;
     }

2. fall-through 금지

   • 의도적인 case 간의 연결은 금지된다.
     (즉, break 없이 다음 case로 넘어가는 형태는 허용되지 않는다.)

3. case 정렬

   • case 라벨은 모두 같은 들여쓰기 수준에 두고,
     각 블록 내부는 4칸 들여쓰기로 작성한다.

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7.4 for 문(For Loops)

1. 형식

   • for 루프는 세 부분(초기화; 조건; 증감)을 모두 명시해야 한다.

     for (i = 0; i < limit; i++) {
         ...
     }

2. 루프 제어 변수

   • 루프 제어 변수는 루프 내에서만 변경되어야 한다.
     루프 외부에서 값을 변경하거나 재사용하지 않는다.

3. 무한 루프 금지

   • for(;;) 형태의 무한 루프는 허용되지 않는다.
     대신 명시적 조건을 두고, 루프 종료 조건을 명확히 해야 한다.

4. 중첩 루프

   • 중첩 깊이는 최대 3단계를 넘지 않도록 한다.
     그 이상일 경우, 별도의 함수로 분리한다.

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7.5 while 문(While Loops)

1. 조건 평가

   • 루프 조건은 반드시 명확히 평가되어야 한다.
     예: while (index < MAX)
   • while(1) 또는 while(TRUE) 형태의 무한 루프는 피한다.

2. 루프 내 제어

   • break, continue, return 사용을 최소화한다.
   • 루프 종료를 명확히 하기 위해 조건을 업데이트하는 코드는
     루프 본문 안에서 한 위치에만 둔다.

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7.6 do-while 문(Do-While Loops)

• do-while은 루프 본문이 최소 한 번 이상 실행되어야 하는 경우에만 사용한다.
• 조건식은 루프 종료 조건을 명확히 표현해야 한다.
• 예:

  do {
      read_input();
  } while (input != END);

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7.7 break와 continue

1. break 사용

   • 루프 내에서 즉시 탈출이 필요할 때만 사용한다.
   • 여러 break 문을 사용하는 대신
     루프 조건을 조정하거나 함수 분리로 해결한다.

2. continue 사용

   • 반복 내에서 조건부 건너뛰기가 필요할 때 사용하되,
     지나치게 사용하면 코드의 흐름이 불명확해진다.

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7.8 return 문(Return Statements in Control Structures)

• 제어 구조 내에서 return을 사용할 수는 있지만,
  함수 당 하나의 반환 지점 원칙은 유지해야 한다.
• 루프 중간에서 return 하는 대신,
  반환 조건을 변수로 저장하고 마지막에 반환하는 것이 더 명확하다.

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7.9 중첩 구조(Nested Structures)

• 중첩된 제어 구조의 깊이는 3단계 이하로 제한한다.
  예: if 안의 for 안의 while (O), 그 이상 (X)
• 중첩이 깊어질 경우 함수로 분리하여 가독성을 높인다.

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마무리를 하며

NASA의 제어 구조 규칙은
코드의 흐름을 예측 가능하고 안정적으로 유지하기 위한 것이다.
모든 제어문은 단일 입출력, 명확한 블록 구조, 일관된 들여쓰기를 원칙으로 한다.

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번역을 하며 틀린 부분이 있을 수 있으니 유의해서 봐주시고,
잘못된 점이나 수정이 필요하다면 댓글로 부탁드립니다.

원문: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19950022400/downloads/19950022400.pdf