[기초 구문 익히기] 2장 C#프로그래밍 기본지식

C# vs C++

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C++과 C#은 모두 프로그래밍 언어지만, 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다:

1. 언어 유형: C++은 절차지향적이면서 객체지향적인 다중 패러다임 언어입니다. C++은 C 언어의 기능을 포함하면서 클래스, 상속, 다형성 등의 객체지향 프로그래밍 개념을 지원합니다. 반면, C#은 주로 객체지향 프로그래밍에 중점을 둔 언어입니다. C#은 .NET 프레임워크에서 실행되며, 관리 코드와 가비지 컬렉션을 지원합니다.

2. 메모리 관리: C++은 개발자가 메모리를 명시적으로 할당하고 해제해야 합니다. 개발자는 new와 delete 연산자를 사용하여 동적으로 메모리를 할당하고 delete를 사용하여 메모리를 해제해야 합니다. 반면, C#은 가비지 컬렉션(Garbage Collection)에 의해 메모리 관리가 자동으로 처리됩니다. 개발자는 메모리 할당과 해제에 대해 걱정하지 않아도 됩니다.

3. 플랫폼 종속성: C++은 플랫폼에 종속적인 코드를 작성할 수 있습니다. 즉, 다양한 운영 체제와 하드웨어에서 실행 가능한 코드를 작성할 수 있습니다. 반면, C#은 .NET 프레임워크를 기반으로 하기 때문에, .NET 실행 환경이 설치된 플랫폼에서만 실행할 수 있습니다. 이러한 특성은 C#을 통해 빠르고 효율적인 개발을 가능하게 하지만, 특정 플랫폼에 종속적이기 때문에 이식성에 제약이 있을 수 있습니다.

4. 생산성: C#은 개발자 친화적인 언어로 간단한 문법과 다양한 라이브러리, 개발 도구를 제공하여 개발 생산성을 높입니다. C#은 Visual Studio와 같은 통합 개발 환경(IDE)에서 지원되며, 개발자가 자동 완성, 디버깅, 테스트 등의 기능을 활용할 수 있습니다. C++은 C에 비해 상대적으로 낮은 수준의 언어로, 개발자가 직접 메모리와 세부적인 동작을 관리해야 하므로 상대적으로 생산성이 낮을 수 있습니다.

이러한 차이점을 고려하여 프로젝트의 요구 사항과 개발 환경에 맞는 언어를 선택하는 것이 중요합니다. C++은 성능과 시스템 제어가 필요한 경우에 적합하며, C#은 빠른 개발과 유지 보수가 필요한 경우에 적합합니다.

컴파일 과정

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C#의 컴파일 과정은 일반적으로 다음과 같은 단계로 이루어집니다:

1. 소스 코드 작성: C# 프로그램 개발자는 텍스트 편집기를 사용하여 C# 소스 코드 파일(.cs 확장자)을 작성합니다. 이 파일은 C# 언어의 구문과 의미를 따르는 유효한 코드여야 합니다.

2. 컴파일러 호출: C# 소스 코드를 컴파일하기 위해 명령줄 도구인 C# 컴파일러(일반적으로 csc.exe라는 이름의 실행 파일)를 호출합니다. 컴파일러는 컴파일 프로세스를 시작하고 소스 코드 파일을 읽어들입니다.

3. 구문 분석 (Parsing): 컴파일러는 소스 코드를 읽고 구문 분석을 수행합니다. 이 단계에서 소스 코드의 구조와 문법이 검사됩니다. 구문 분석은 소스 코드를 추상 구문 트리(Abstract Syntax Tree, AST)로 변환하는 과정입니다.

4. 의미 분석 (Semantic Analysis): 컴파일러는 추상 구문 트리를 분석하여 의미를 파악합니다. 변수와 타입의 선언, 식별자의 유효성 검사, 타입 일치성 등을 검사합니다. 이 단계에서 컴파일러는 사용자가 작성한 코드에 대한 오류를 찾을 수 있습니다.

5. 중간 코드 생성: 의미 분석 단계가 완료되면, 컴파일러는 중간 코드를 생성합니다. 이 중간 코드는 C# 소스 코드를 목적 코드로 변환하기 위한 중간 단계입니다. 일반적으로 중간 코드는 Common Intermediate Language(CIL)이라고 불리는 언어로 표현됩니다.

6. 목적 코드 생성: 중간 코드가 생성되면, 컴파일러는 해당 중간 코드를 목적 코드로 변환합니다. 목적 코드는 특정 플랫폼(예: Windows, .NET Framework, .NET Core)에 맞는 기계어 형식으로 변환됩니다.

7. 실행 파일 생성: 목적 코드가 생성되면, 컴파일러는 실행 파일(일반적으로 확장자가 .exe인 파일)을 생성합니다. 이 파일은 C# 소스 코드에 작성된 프로그램을 실행할 수 있는 형태입니다.

C#의 컴파일 과정은 이러한 단계를 거쳐서 최종적으로 실행 파일이 생성됩니다. 이 실행 파일은 사용자가 실행하여 C# 프로그램을 실행하게 됩니다.

메모리 영역

C# 프로그램이 실행될 때, 시스템은 메모리를 여러 영역으로 구분하여 사용합니다. 주요한 메모리 영역은 다음과 같습니다:

1. Stack (스택): 스택은 메소드 호출과 로컬 변수와 같은 지역적인 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 메소드가 호출될 때마다 해당 메소드의 로컬 변수, 매개 변수, 복귀 주소 등이 스택 프레임에 저장됩니다. 메소드가 실행을 마치면 스택 프레임이 제거됩니다. 스택은 후입선출(LIFO) 방식으로 동작하며, 크기가 고정되어 있습니다.

2. Heap (힙): 힙은 동적으로 할당된 개체들이 저장되는 메모리 영역입니다. 클래스의 인스턴스, 배열 및 다른 참조 타입의 개체들이 힙에 할당됩니다. 힙은 가비지 컬렉션(Garbage Collection)에 의해 관리되며, 할당과 해제가 동적으로 이루어집니다. 개체가 힙에 할당될 때에는 개체의 크기에 따라 메모리가 할당되며, 참조 타입이므로 개체에 대한 포인터(참조)가 스택에 저장됩니다.

3. Static (정적): 정적 메모리 영역은 정적 변수와 정적 메서드가 저장되는 공간입니다. 정적 변수는 프로그램이 시작될 때 초기화되며, 프로그램의 수명 동안 유지됩니다. 정적 메모리 영역은 어셈블리가 로드될 때 할당되며, 해당 어셈블리의 수명 동안 유지됩니다.

4. Constant (상수): 상수는 컴파일 시간에 결정되는 값으로, 프로그램이 실행될 때 메모리에 상수 값 자체가 저장됩니다.

5. Code (코드): 코드 메모리 영역은 프로그램의 명령어(코드)가 저장되는 공간입니다. 실행 파일에 포함된 기계어 명령어들이 메모리에 위치하게 됩니다. 이 영역은 읽기 전용이며, 실행 중에 수정될 수 없습니다.

이러한 메모리 영역은 C# 프로그램이 실행될 때 메모리 관리를 위해 사용되며, 각 영역은 특정 목적을 가지고 있습니다. 프로그램이 실행되는 동안 메모리 영역 간에 데이터 및 참조가 이동하며, 프로그램의 실행 상태를 유지하고 데이터를 관리합니다.

동기 비동기

동기 시스템은 요청을 보낸 후 응답이 올 때까지 대기합니다.
즉, 요청과 응답이 순차적으로 처리됩니다.
이러한 방식은 설계가 간단하고 직관적이지만,
요청에 대한 응답이 늦어질 경우 전체 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

비동기 시스템은 요청을 보낸 후 응답을 기다리지 않고 다음 작업을 수행합니다.
이러한 방식은 요청과 응답이 병렬적으로 처리되므로
전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

예를 들어, 동기 방식으로 데이터베이스에서 데이터를 가져오는 경우,
데이터베이스에서 응답이 올 때까지 대기해야 합니다.

반면에 비동기 방식으로 데이터를 가져오는 경우, 데이터베이스에서 응답을 기다리지 않고 다른 작업을 수행할 수 있습니다.

정적 할당, 동적 할당

프로그래밍에서 "정적(Static)"과 "동적(Dynamic)"은 주로 변수와 타입에 적용되는 개념입니다.

정적(Static)은 컴파일 시간에 결정되고, 실행 중에 변경되지 않는 것을 의미합니다. 정적 변수는 프로그램의 실행 도중에 한 번만 할당되며, 그 값을 변경할 수 없습니다. 또한, 정적 타입은 변수의 타입이 컴파일 시간에 결정되고, 이후에는 변경할 수 없습니다. 예를 들면, C나 Java의 정적 변수와 타입이 정적 개념에 해당합니다.

동적(Dynamic)은 프로그램의 실행 중에 값이나 타입이 변경될 수 있는 것을 의미합니다. 동적 변수는 실행 중에 여러 번 할당될 수 있으며, 그 값을 변경할 수도 있습니다. 동적 타입은 변수의 타입이 실행 중에 결정되며, 이후에도 변경될 수 있습니다. 동적으로 변수를 할당하거나 타입을 변경하는 일은 유니티 에디터에서 게임을 실행하고 난뒤 변수의 파라미터를 변경할 수 있는곳에 쓰입니다.

동적 할당은 주로 힙(heap) 메모리 영역을 사용하여 이루어집니다. 일반적으로 프로그램이 실행되면서 동적으로 생성된 변수는 필요한 시점에 메모리를 할당받고, 사용이 끝나면 메모리를 해제해야 합니다.

C#에서는 new 연산자를 사용하여 객체를 동적으로 생성하고, = 연산자를 통해 변수에 값을 할당하는 등의 방식으로 동적 할당을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같은 코드는 C#에서 동적으로 정수 변수를 할당하는 예시입니다:

int dynamicVariable = new int();
dynamicVariable = 10;

위 코드에서 new int()는 동적으로 정수 변수를 생성하고, dynamicVariable에 값을 할당하는 방식입니다. 이렇게 동적으로 변수를 할당하면 실행 중에 변수의 값이 변경될 수 있으며, 필요에 따라 가비지 컬렉터에 의해 메모리가 해제됩니다.