19장. 전처리와 분할 컴파일

🔹 1. 컴파일 전 과정: 전처리
• C 프로그램은 컴파일 전에 전처리(preprocessing)를 거침.
• #include, #define, #ifndef~#endif, #pragma once 등은 전처리 지시어이며, 컴파일 전에 처리됨.

🔹 2. 컴파일 흐름 요약
1. 전처리 → #include 등 처리
2. 컴파일 → 소스 코드 → 오브젝트 파일 (.o)
3. 링크(link) → 오브젝트 파일 + 라이브러리 → 실행파일 (.elf, .exe 등)

💡 Startup code: main()이 실행되기 전에 필요한 초기화 코드로, 링커가 자동 연결

🔹 3. 헤더파일 (#include) 사용 이유
• 함수 원형, 자료형, 구조체, 매크로 등을 선언해둔 파일.
• 재사용성과 유지보수를 위해 헤더 파일에 선언하고, 필요한 .c 파일에서 #include로 가져다 씀.

📌 사용 구분
• <stdio.h>: 시스템 제공 헤더 (컴파일러가 경로 알고 있음)
• "mem.h": 사용자 정의 헤더 (컴파일 시 -I 옵션 등으로 경로 지정)

🔹 4. 분할 컴파일
• 기능별로 .c 파일과 .h 파일을 나눔
• .h : 선언 (함수 원형, 구조체 등)
• .c : 정의 (함수 실제 구현)

📌 유지보수성 ↑, 재사용성 ↑

🔹 5. 구조체 선언 위치
• 여러 파일에서 공유할 구조체는 헤더 파일에 선언
• 변경 시 헤더만 수정하면 전체에 반영되어 편리

🔹 6. 임베디드 관점 팁
• 임베디드에선 전체 빌드 대신 오브젝트 파일까지만 생성하거나, 라이브러리로 만들기도 함
• 컴파일, 링크 과정을 IDE가 숨겨주지만 개발자는 내부 빌드 과정을 반드시 이해해야 함
• 디바이스 드라이버도 오브젝트 형태로 커널에 탑재됨

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✅ 매크로와 전처리기 지시어 요약

🔹 1. #define 매크로

• 심볼 상수를 정의하는 역할

#define MAX 20
char name[MAX];

• 컴파일 전에 문자 치환 → 효율은 좋지만 디버깅 어려움 있음.

🔹 2. 매크로 함수

• 간단한 연산을 함수처럼 정의하지만, 실제로는 코드 치환
  → 호출 오버헤드 없음 (인라인 처리 효과)

#define bitSet(data, pos)    ((data) | (1 << (pos)))
#define bitClear(data, pos)  ((data) & (~(1 << (pos))))

• 장점: 빠름
• 단점: 타입 체크 안됨, 괄호 필수 (우선순위 문제)

🔹 3. volatile

• 최적화 방지 키워드
• 메모리 매핑 I/O 주소 등은 하드웨어 상태가 언제든 바뀌므로 volatile로 선언

volatile int* ptr = (int*)0x40000000;
*ptr = 10;
*ptr = 20;

🔹 4. 미리 정의된 매크로

__FILE__	파일 이름
__FUNCTION__	함수 이름
__LINE__	현재 라인 번호
__DATE__, __TIME__	컴파일된 날짜/시간

printf("파일명: %s\n", __FILE__);

🔹 5. 조건부 컴파일

• 환경/버전에 따라 코드를 다르게 구성할 수 있음

#define VER 6
#define BIT32

#if VER >= 6
  printf("버전 %d입니다.\n", VER);
#endif

#ifdef BIT16
  max = 32767;
#elif !BIT16
  max = 2147483647;
#endif

• #if, #ifdef, #ifndef, #elif, #else, #endif 등 사용

🔹 6. #, ## 전처리 연산자

• # : 매크로 인수를 문자열화
• ## : 토큰을 연결

해당 전처리 연산자를 통해, 전처리 메타프로그래밍에 사용됨

🔹 7. #pragma

• 컴파일러에 특정 동작을 지시하는 명령
• 사용 예: 구조체 메모리 정렬 제어, 그 외에도 수많은 pragma 기능들이 존재한다.
• 컴파일러마다 동작이 다를 수 있음

#pragma pack(1)  // 1바이트 단위 정렬 (패킹)
struct A {
  char a;
  int b;
};
#pragma pack()

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✅ 1. static – 정적 저장 클래스

🔹 변수에 사용할 때 (file scope static)

// a.c
static int count = 0;

• 해당 변수는 a.c 파일 내부에서만 유효 (파일 지역 변수)
• 다른 소스 파일에서 접근 불가
• 링커에 심볼이 노출되지 않음 → 외부에서 참조 불가

🔧 사용 목적:

• 모듈 내부에서만 쓰이는 전역 변수/함수는 static으로 선언하여 외부로부터 은닉
• 캡슐화, 심볼 충돌 방지

🔹 함수에 사용할 때

static void helper() {
    // ...
}

• 이 함수는 현재 소스파일 안에서만 호출 가능
• 다른 .c 파일에서는 접근 불가

✅ 2. extern – 외부 변수/함수 선언

// b.h
extern int count;

// b.c
int count = 100;

• extern은 정의가 다른 파일에 있다는 뜻이고, 링커에게 해당 심볼을 외부에서 가져오라고 알림
• 전역 변수나 함수를 다른 소스파일에서 참조할 수 있도록 함

🔧 사용 목적:

• 헤더 파일에 extern 선언하여, 여러 .c 파일에서 동일 변수/함수를 공유

✅ 예시로 정리

🔸 counter.h

// 선언만
extern int counter;

void increment(void);

🔸 counter.c

#include "counter.h"

int counter = 0;

void increment() {
    counter++;
}

🔸 main.c

#include "counter.h"

int main() {
    increment();
    printf("counter = %d\n", counter);
}

💡 여기서 counter가 static이었다면 main.c에서는 사용할 수 없었음.
💡 만약 increment()를 static으로 했으면, main.c에서 링크 오류 발생.

✅ 정리 표

키워드 적용 대상 의미 파일 간 접근
static 변수, 함수 파일 내에서만 사용 ❌ 외부 접근 불가
extern 변수, 함수 외부에 정의된 것 사용 ✅ 외부 접근 가능

✅ 임베디드 관점 팁

• 전역 상태를 공유해야 하는 경우가 많기 때문에 extern을 적극 사용
• 반면, 드라이버 내부의 로컬 상태(버퍼, 헬퍼 함수 등)는 static으로 숨겨야 함
• 잘못된 extern 사용은 링커 에러(undefined reference)로 이어짐 → 선언과 정의 구분 명확히