자료형과 변수

I. 기본적인 자료형

자료형(Type)은 컴퓨터의 데이터 표현 방법이며 데이터를 저장하기 위한 가장 기본적인 수준의 규칙이다.

C언어에서 제공하는 기본적인 자료형은 크게 정수형과 실수형으로 나눌 수 있다.

부호 있는(singed) 정수형

	크기(byte)	표현 범위	용도
int	4	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	일반적인 정수 표현
short	2	-32,768 ~ 32,767	낮은 17px정수 표현
char	1	-128 ~ 127	문자 표현
long	4	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	거의 안씀
long long	8	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807	큰 범위의 정수 표현
bool	1	0 또는1	참 또는 거짓 표현

부호 없는(unsigend) 정수형 정수로 음수를 표현할 일이 없을때는 unsigned int, unsigned long long와 같은 부호없는 정수형을 사용하여 양수 표현범위를 높이고 데이터를 절약할 수 있다. 표현 범위는 부호가 있을 때 가장 낮은 수(음수)의 절댓값의 두배이다.

실수형

	크기(byte)	표현 범위(대략)	정밀도	용도
float	4	-3.4e38 ~ 3.4e38	6~7자리의 십진수	일반적인 실수(벡터, 좌표)
double	8	-1.7e308 ~ 1.7e308	15~16자리의 십진수	높은 정밀도의 실수(델타 타임)
long double	8~16	double보다 높은 범위	double보다 높은 정밀도	매우 높은 정밀도의 실수(천문학, 금융시스템)

공허형(void)

공허형은 말그대로 별다른 형식이 없는 자료형으로, 따라서 크기도 없다. 즉 할당 자체가 불가능한 자료형인데 함수의 선언에 사용되거나, 포인터 변수로 사용되기도 한다. 이때 void 포인터형은 8바이트의 크기를 가진다.

// 함수의 반환 타입, 파라미터 타입으로 사용
void func1(void)
{

}

int main(void)
{
	void i; // 불가능
	void* v; // 가능(8byte)
	return 0;
}

II. 변수

변수란 값을 저장하기 위해 메모리에 할당된 공간이다. 자료형과 함께 이름을 붙여 만드는 것을 '선언', 선언된 변수의 값을 읽거나 수정하는 것을 '접근'이라고 한다.

변수의 선언과 접근

// 선언 및 초기화
int i = 1;
float f = 0.5;
char c = 'A';
// 선언O, 초기화X
bool b;

i = -35; // 값 변경

변수를 선언할때는 그냥 선언하기도 하고, 대입 연산자로 값을 미리 초기화 해주기도 한다. 변수에 접근하여 값을 읽거나 수정할 수 있는데, 수정은 할 수 없는 읽기 전용 변수도 있다. const라는 키워드와 함께 선언된 상수이다.

const int i = 0; // 읽기 전용 변수(상수): 값 변경 불가
i = 2; // 불가능. 컴파일 오류 발생

읽기 전용 변수는 왜 사용할까? 프로그램 상 민감한 값이나 수정할 이유가 없는 값들에 대해서, 예기치 못한 접근으로 인한 오류를 사전에 예방할 수 있다는 장점이 있다. 또한 포인터 변수를 상수로 선언하면 메모리 주소 값이 변하지 않아 안전한 접근이 가능하다.

지역 변수(local variable)

'지역'은 특정한 코드블록을 위해 스택 영역에 할당된 메모리 공간을 의미하고, 이 공간에 선언된 변수를 '지역 변수'라고 한다. 여기서 스택 영역에 대한 개념은 다음 챕터에서 등장하지만, 현재는 '접근 가능성 여부'에 대해서만 간단하게 짚고 넘어가면 된다. 먼저 지역의 구분이 두 종류로 나뉜다는 설명이 필요하다.

블록 스코프: 에 의해 명시된 순차적인 코드 블록으로 지역이 구분된 경우
함수 스코프: 각각 독립적인 함수의 정의로 지역이 구분된 경우

블록 스코프의 예시

int main(void)
{
	// local1 접근 가능
	int local1;

	while (true)
	{
		// local1, local2 접근 가능
		int local2;

		if (true)
		{
			// local1, local2, local3 접근 가능
			int local3;
		}
		// local3 접근 불가 (지역 메모리 해제됨)
	}
	// local2 접근 불가 (지역 메모리 해제됨)
	return 0;
}

함수 스코프의 예시

void f1()
{
	// local2, local3 접근 불가 (선언을 알 수 없음)
	int local1;
}

void f2()
{
	// local1, local3 접근 불가 (선언을 알 수 없음)
	int local2;
}

int main(void)
{
	// local1, local2 접근 불가 (선언을 알 수 없음)
	int local3;
	return 0;
}

위 두가지 모두 각각의 지역에 지역 변수가 선언된 예시이지만, 접근 가능성에서 차이가 있다. 블록 스코프의 경우, 자식 지역은 부모 지역에 접근이 가능하지만 그 반대는 불가능하다. 하지만 함수 스코프에서는 서로 다른 어느 지역에도 접근이 불가능하다. 컴파일러가 선언의 순서와 관계성을 파악하기 어렵기 때문이다.

전역 변수(global variable)

'전역 변수'란, 어느 지역에도 속해있지 않은, 달리 말하면 코드 상 가장 최상위 영역에 선언된 변수이다. 따라서 지역의 구분 없이 자유로운 접근이 가능하다.

int global1; // 전역 변수. 이 소스 파일 어디서든 접근 가능

int main(void)
{
	global1 = 10;
	return 0;
}

전역 변수는 다른 소스 파일에서도 접근이 가능하다. 이를 위해선 extern 키워드를 사용하여 접근하고자 하는 파일에서 한번 더 선언해야 한다. 이것은 다른 소스 파일에 선언된 어떤 변수의 존재를 현재의 소스 파일에 미리 알려준다는 의미로 해석이 가능하다.

// source01.c
int global1;

// main.c
extern int global1; // 어딘가에 global1란 이름의 전역 변수가 있음을 선언

int main(void)
{
	global1 = 10; // source01.c의 전역 변수 global1에 접근함
	return 0;
}

정적 변수(static variable)

static int sa = 120;

static 키워드와 함께 선언된 변수를 정적 변수라고 하는데, '정적'의 의미는 이 변수가 할당된 공간이 프로그램의 시작부터 종료까지 유지된다는 의미다. 챕터 3에서 계속.