사용자 정의 함수

① 예제 1

• 여기서 맨 아래의 void cough(int n){...} 은 cough 라는 이름의 함수를 우리가 직접 정의한 것
• cough( ) 안의 int n 은 함수가 입력값을 받아서 int 형식을 갖는 n이라는 변수에 저장하겠다는 의미
• 그리고 { } 안의 내용을 보면 n번 동안 cough를 출력하는 for 루프가 있다. 
• 다시 main 함수 안으로 돌아가보면 cough(3) 이라는 한 줄의 코드를 통해서 3이라는 값을 cough 함수에 전달 → cough를 세 번 출력할 수 있게 되는 것
• 여기서 main 함수를 우리가 정의한 cough 함수보다 위에 위치시키고 싶다면 → void cough(int n);를 윗줄이 먼저 입력해서 cough 라는 함수가 정의되어있음을 알려줘야 한다.

※ 누군가는 cough 함수를 어떻게 정의했는지 궁금해 할 수 있지만 적어도 여러분은 전혀 알 필요가 없다는 것! 그냥 누군가가 구현해 준 기능을 그대로 활용해서 여러분에게 더 흥미로운 프로그램을 만들면 됩니다.

② 예제 2

윗 코드에서 보이는 int get_positive_int(void)의 논리

• get_postive_int라는 함수가 있는데 입력을 받지 않았다 → 괄호 안에 아무것도 넣을 필요가 없고 아무 양의 정수나 받으면 됨
• 하지만 이 전에 사용했던 get_int나 get_string 함수처럼 어떤 값을 받아와서 변수에 저장하는 것처럼 이 함수가 뭔가를 반환하게 하고 싶다면? → int get_positive_int(void) 파란색 글씨는 void가 아니고 int가 됨. (함수 왼쪽에 있는 단어(파란색)는 출력의 종류를 의미) 
• int get_positive_int(void) 괄호 안의 빨간색 단어(void)는 입력의 종류를 뜻함 
• 만약 입출력이 없다면 void를 적어주면 된다.

int n; 란?

• 컴퓨터에게 n이라고 하는 변수를 달라는 일종의 힌트! 그 안에 어떤 값을 저장할지 아직 모르기 때문에 그냥 int n;만 적는 것.
• 아직은 아무것도 할달할 필요가 없다. 그럼 n은 쓰레기 값(Garbage Value)이라고 부르는 값을 가지게 된다.
• n에 무엇이 들었는지는 모르지만 중요하지 않고 나중에 제대로 넣으면 된다.

do-while의 루프 (이것은 여러가지 표현 방법 중 하나)

• 이 불리언 표현 while(n<1); 이 참일때 다음을 수행하라는 뜻. 만약 n이 1보다 작다면 계속해서 질문을 반복하는 것
• while을 단독으로 사용하면 while의 조건이 참이어야만 수행하지만 do-while은 do에서 무조건 한 번은 먼저 수행하게 해준다.

중첩 루프

마리오 게임에서 흔히 보는 것 처럼 화면에 여러 개의 이미지를 가로나 세로로 여러 개 이어서 출력하고 싶으면 어떻게 해야 할까? 아래 코드처럼 for 루프를 사용할 수 있다.

for 루프

• 먼저 int n; 으로 정수 값을 갖는 변수 n을 정의
• 그리고 do{ …}while()을 이용해서 while( )의 조건이 만족할때 까지 get_int 함수로 사용자가 입력값을 받아 n에 저장
• do{ }while()을 사용하면 조건과 상관없이 최소한 한 번은 { }안의 내용을 실행할 수 있다.
• for 루프를 두 번 중첩해서 돌면서 “#”을 출력
• 첫 번째 루프에서는 변수 i를 기준으로 n번 반복하고, 그 안의 내부 루프에서는 변수 j를 기준으로 n번 반복
• 내부 루프에서는 “#”을 출력하고, 내부 루프가 끝날 때마다 줄바꿈을 수행
• 따라서 최종적으로는 가로가 n개, 세로가 n개인 “#”이 출력된다.

하드웨어의 한계

컴퓨터는 RAM(랜덤 액세스 메모리)이라는 물리적 저장장치를 포함하고 있다. 우리가 작성한 프로그램은 구동 중에 RAM에 저장되는데, RAM은 유한한 크기의 비트만 저장할 수 있기 때문에 때때로 부정확한 결과를 내기도 한다.

① 부동 소수점 부정확성

아래와 같이 실수 x, y를 인자로 받아 x 나누기 y를 하는 프로그램이 있다고 해보자.

나눈 결과를 소수점 50자리까지 출력하기로 하고, x에 1을, y에 10을 입력하면 아래와 같은 결과가 나온다.

정확한 결과는 0.1이 되어야 하지만, float 에서 저장 가능한 비트 수가 유한하기 때문에 다소 부정확한 결과를 내게 되는 것

② 정수 오버플로우

비슷한 오류로, 1부터 시작하여 2를 계속해서 곱하여 출력하는 아래와 같은 프로그램이 있다고 해보자.

우리가 변수 i를 int로 저장하기 때문에, 2를 계속 곱하다가 int 타입이 저장할 수 있는 수를 넘은 이후에는 아래와 같은 에러와 함께  0이 출력될 것이다.

정수를 계속 키우는 프로그램에서 10억을 넘기자 앞으로 넘어갈 1의 자리가 없어진 것!  int에서는 32개의 비트가 다였기 때문이다. 그 이상의 숫자는 저장할 수 없어서 오류가 발생한다.

 Q) 오버플로우 문제를 방지하기 위해선 어떻게 해야할까?

      1. 메모리 할당량을 늘린다.

      2. 할당한 메모리값을 초과하기 전에 초기화하는 프로그래밍을 한다.

      What else...? 

출처 : https://www.boostcourse.org/cs112/lecture/119010/?isDesc=false 

데이터 타입

변수의 데이터 타입으로 사용할 수 있는 것들

• bool: 불리언 표현, (예) True, False, 1, 0, yes, no
• char: 문자 하나 (예) 'a', 'Z', '?'
• string: 문자열
• int: 특정 크기 또는 특정 비트까지의 정수 (예) 5, 28, -3, 0
• long: 더 큰 크기의 정수
• float: 부동소수점을 갖는 실수 (예) 3.14, 0.0, -28.56
• double: 부동소수점을 포함한 더 큰 실수

* int는 대략 40억까지 셀 수 있기 때문에 40억게 이상의 데이터를 가진 일부 거대 기업과 같은 상황이 아닌 일반 사용자들은 대부분 정수에 int를 사용

CS50 라이브러리 내의 get 함수

• get_char
• get_double
• get_float
• get_int
• get_long
• get_string

형식 지정자

printf 함수에서는 각 데이터 타입을 위한 형식 지정자를 사용할 수 있다. 데이터 타입 마다 사용되는 형식 지정자를 적절히 사용해야 한다.

• %c : char
• %f : float, double
• %i : int
• %li : long
• %s : string

기타 연산자 및 주석

그 외에도 아래 목록과 같이 다양한 수학 연산자, 논리 연산자, 주석 등이 기호로 정의되어 있다.

• +:  더하기
• -: 빼기
• *: 곱하기
• /: 나누기
• %: 나머지
• &&: 그리고
• ||: 또는
• //: 주석

정수와 실수를 받아서 출력해보기

① get_int ( 정수 값을 받아오는 CS50 라이브러리에 있는 함수 )

#include<cs50.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int age = get_int("what's your age?\n");
	printf("Your are at least %i days old.\n",age*365);
}

• 사용자의 나이는 오른쪽에서 왼쪽으로 복사되어 age라는 변수에 저장
• 그 변수의 종류는 int 정수 → printf 함수에 이번에는 문자가 아닌 정수이기 때문에 %i로 days의 인자를 받아주고 출력
• 이 사람의 나이를 일 수로 환산하면? 위와 같은 코드로 작성 가능 !

② get_float (실수(float)값을 받아오는 CS50 라이브러리에 있는 함수)

#include<cs50.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	float price = get_float("what's the price?\n");
	printf("Your total is %f\n",price*1.0625);
}

• get_float 함수를 사용하여 물건의 가격을 물어보고 가격을 받아 price에 저장
• 그런 다음 세금을 포함한 값을 계산해서 출력 (메사추세츠의 부가세는 6.25%)
• 총액은 실수(float)이므로 %f를 사용
• 코드를 실행해서 가격을 100으로 넣으면 → 결과 값으로 105.250000이 나온다.
• 하지만 소수점이 6번째 자리까지 나와 보기에 안 좋다. 
• 소수점 2번째 자리까지 나오게 하려면 ? 아래 코드와 같이 %f → %2f 로 바꿔주기. 

printf("Your total is %2f\n",price*1.0625);

짝수인지 홀수인지 알려주는 코드짜기

• get_int로 사용자들에게 정수인 숫자를 받아서 n에 저장
• 2로 나누어 나머지가 0이냐 1이냐를 통해 홀수와 짝수를 구분해 줌 (* 짝수면 나머지가 0이 될 것이고 홀수면 1이 될 것)
• if ( n % 2 == 0 ) 을 풀어 쓰면 n을 2로 나누었을 때 나머지가 0이면 printf("even\n"); → even(짝수)을 출력
• 홀수를 출력하는 것은 왜 else if (n % 2 == 1)으로 하지 않았을까? 짝수 아니면 홀수 이기 때문에 else로도 충분하기 때문

주석

C에서는 //로 주석을 달 수 있다.

주석은 왜 다는 것일까?

• 주석은 이 코드가 무슨 일을 하는지 설명하는 것
• 여러분의 친구, 동료, 혹은 조교 등 여러분들이 짠 코드를 처음보는 사람들에게 설명이 필요하기 때문
• 만약 코드가 수 백, 수 천줄이 되면 주석이 없다면 부분 부분마다 어떤 일을 하는지 찾기 힘들 것
• 자신이 짠 코드라고 해도 한달 뒤, 일년 뒤에 보면 새롭기 때문에 꼭 타인이 아닌 자기 자신에게도 해당
• 그렇기 때문에 주석으로 잘 설명하는 습관이 중요

※ 참고) #include<cs50.h> 는 무엇인가요?

CS50 수업을 위해 만들어진 라이브러리 입니다. 라이브러리는 여러 함수들을 모아둔 것이라고 볼 수 있습니다. CS50 수업에서는 여러분들께서 좀 더 쉽게 코딩을 짤 수 있게 CS50 라이브러리 안에 여러 함수(get_int, get_double, get_float 등등)를 만들어 두었습니다.

반면에 C에는 표준 라이브러리도 있습니다. 우리가 처음부터 사용한 #inclue<stdio.h>가 표준 라이브러리 중 하나 입니다. 가장 많이 쓰고 가장 보편적으로 사용하는 라이브러리입니다. 그 밖에도 <math.h>, <time.h> 등 자신이 코딩하는데 필요한 함수들을 그때 그때 라이브러리를 불러와서 다른 사람들이 만들어둔 함수를 사용할 수 있습니다. 

그렇다면 sandbox.cs50.io가 아닌 Visual Studio 같은 곳에서 CS50 라이브러리를 바로 사용이 가능할까요? 답은 사용할 수 없습니다. 표준 라이브러리는 기본적으로 설치가 되어 있기 때문에 사용이 가능하지만 앞서 말씀드렸듯이 CS50 라이브러리는 수업을 위해 만들어진 라이브러리 입니다. 그래서 sandbox.cs50.io 처럼 미리 설치가 된 곳이 아니면 따로 설치를 하여야만 사용이 가능합니다. 

출처 : https://www.boostcourse.org/cs112/lecture/119008/?isDesc=false 

1) 조건문

① counter 라는 변수를 생성하고 0을 저장하기 

int counter = 0;

• C는 오래된 언어라 저장하고자 하는 변수의 종류를 꼭 알려줘야 한다
• counter라는 변수에 숫자를 저장
• int 는 변수가 정수(integer)라는 것을 알려주는 것이고, counter는 변수의 이름, 0은 그 값에 0을 저장(초기화)하는 것
• 코드의 마지막은 세미콜론(;)
• 여기서 등호(=)는 같다는 의미가 아닌, 오른쪽에 있는 값을 왼쪽에 할당한다는 의미

② 변수의 값을 1씩 증가시키기

counter = counter + 1;
counter += 1;
counter++;

• 즉, counter에 1을 더한 값을 다시 counter에 저장(할당)한다
• 위와 같이 3가지 방식으로 구현 가능

③ 조건문 만들기

if (x < y)
{
	printf("x is less than y\n");
}
else if (x > Y)
{
	printf("x is greater than y\n");
}
else (x == y)
{
	printf("x is equal to y\n");
}

• if ( ) 의 괄호 안에는 검사하고자 하는 조건이 들어가고, { } 안에는 조건을 만족할 때 수행하고자 하는 작업이 들어간다.
• 일치 연산자 " == " : 오래전 사람들이 합의하길 =을 2개 사용하여 같다를 표현하자라고 정한 것
• if, else, else if 뒤에는 세미콜론(;)이 붙지 않음. 보통 조건과 같은 것들의 끝에는 세미콜론을 붙이지 않는다.

2) 루프

C에서도 while 이나 for 을 통해서 루프를 구현할 수 있다.

① while

While (true)
{
	printf("hello, world\n");
}

• while ( )의 괄호 안에 조건을 넣고 { } 안에 수행할 작업을 포함시킨다.
• C에서 루프를 구현하고 싶다면 성립 조건을 정해줘야 한다. (답이 네, 참, 혹은 1로 나올 수 있는 질문을 던져줘야 함)
• 답이 참으로 나오게 하는 가장 간단한 방법은 그냥 true를 적는 것ㅇ
• 윗 코드에서는 true라는 항상 참이 되는 조건을 통해 while 루프가 영원히 수행되도록 했다. 따라서 위의 코드는 계속해서 "hello, world"를 무한정 출력하게 될 것 !

② 만약 특정 횟수만큼 작업을 수행하고 싶다면 ?

int i = 0;
while (i < 50)
{
	printf("hello world\n");
	i = i + 1;
}

• 변수명은 맘대로 적어도 문제 없지만, 프로그래머들은 무언가를 셀 때 간단하게 정수를 나타내는 i를 사용한다.
• 이번에는 i<50이라는 조건을 추가
• 처음에 i를 0이라고 정해주었고 while는 계속해서 i가 50보다 작은지를 물어볼 것
• 이 코드가 정상적으로 작동하려면 i를 증가시켜야 한다. (i = i + 1, i += 1, i++ 모두 같은 결과를 냄.)
• 진행 순서 : i는 0으로 설정 → i는 50보다 작은가? → 작다 → hello world를 출력한다 → i를 1증가시킨다 → i가 50보다 작은가?
  → (반복) → i가 50보다 작은가? → 작지 않다 → 종료

③ for

for (int i = 0; i < 50; i++)
{
	printf("hello world\n");
}

• 따로 변수를 선언해도 되지만 위와 같이 for 를 사용하면 for ( ) 안에 각각 (변수 초기화; 변수 조건; 변수 증가) 에 해당하는 코드를 넣어서 간단하게 표현할 수 있다.
• 즉, 가장 먼저 정수 값을 가지는 i라는 변수를 0으로 초기화하고, i가 50인지 매번 검사를 하고, 이를 만족하면 { } 안의 내용을 수행한 후에,  i를 1씩 증가시킨다는 의미
• while문과 비교하여 코드가 엄청 간단해진 것을 확인할 수 있다.

C언어

• 아주 오래되고 전통적인 순수 텍스트 기반의 언어
• 벨 연구소에서 1971년경부터 리치(D.M.Ritchie) 등에 의해서 설계 개발된 시스템 기술용의 프로그래밍 언어
• 컴퓨터의 구조에 밀착한 기초 기술이 가능한 것과 간결한 표기가 될 수 있는 것이 특징
• C 언어는 프로그램 오류를 쉽게 발견하기 위한 기능은 부족하지만, 고수준 언어에서 자주 볼 수 있는 기술상의 제약이 적기 때문에 오히려 프로그래밍하기 쉬운 편리한 언어로 평가됨

1) C 기초

검은색 바탕에 있는 이상한 글씨들은 아래의 스크래치 블록과 결과적으로 정확히 같다.

• int main(void) : 스크래치의 “초록색 깃발을 클릭했을 때” 블록과 같은 역할. 즉 '시작한다'의 의미.
• int main(void) { }의 중괄호 사이에 코드 작성 
• printf(“hello, world\n”) : 스크래치의 “‘hello, world’라고 말하기” 블록과 같은 역할 ( \n은 줄바꿈의 기능)
• 글자나 단어, 문장을 적을 때는 언제나 텍스트에 " " 쌍따옴표로 감싸야 한다.
• 우리가 일상에서 문장의 끝에 마침표(.)를 붙이는 것 처럼 C에서는 세미콜론(;)을 붙여야 한다.
• #include <stdio.h>는 “stdio.h”라는 이름의 파일을 찾아서 “printf” 함수에 접근할 수 있도록 해준다.
• 우리가 Word로 문서를 저장했을때 "문서.docx"와 같이 .docx가 붙는 것 처럼 C로 작성한 코드는 “파일이름.c”로 저장해야 한다. (확장자 “.c”는 C로 작성된 코드라는 의미.) 

컴파일러

• 우리가 직접 작성한 코드는 “소스 코드” 라고 한다. 이를 2진수로 작성된 “머신 코드”로 변환해야 컴퓨터가 이해할 수 있는데, 이런 작업을 컴파일러라는 프로그램이 수행해준다.

• 터미널창의 명령어 프롬프트에서 “$” 기호 옆에우리가 원하는 명령어를 입력한다.
• clang hello.c 라는 명령어는 “clang” 이라는 컴파일러로 “hello.c”라는 코드를 컴파일하라는 의미
• 그 결과 a.out 이라는 파일이 생성됨
• ./a. out 이라는 명령어를 실행하면 컴퓨터가 현재 디렉토리에 있는 a.out이라는 프로그램을 실행하게 해준다.

      (./a. out에서 제일 앞에 있는 .은 지금 있는 현재 폴더를 나타냄)

2) 문자열

CS50 Sandbox에서는 스크래치의 ask함수와 가장 비슷한 것은 get_string 함수

※ String은 단어나 구절, 문장을 부르는 말 (숫자와는 다른 종류의 데이터)

① get_string 함수로 변수 지정하고 저장하기

• 사용자의 이름을 받아서 저장할 변수를 스크래치와 같이 answer이라고 지정 (이때 변수는 마음대로 정해도 무관)
• 여기서 유의해할 점은 C는 오래된 언어이기 때문에 변수가 저장하는 데이터의 종류를 아주 정확하게 명시해줘야 한다는 점
• 그래서 우리는 저장하고자 하는 값의 종류가 문자열(string)이라는 것을 알려줘야 한다. 이때 string을 형식지정자라고 한다.
• 우리가 일반적으로 사용하는 =은 같다 이지만, 프로그래밍 언어에서는 오른쪽에서 왼쪽으로 가는 화살표와 비슷하다고 생각해야 한다.
• 오른쪽에 있는 것을 왼쪽에 지정한다는 것. 이를 할당 연산자라고 한다.
• get_string 함수가 사용자의 이름을 반환하면 그 이름을 anwser이라는 변수에 저장하는 것

② printf 함수로 출력하기

• 그럼 이 것을 printf 함수로 출력을 해보자. 이때 유의할 점은 printf("hello, answer");이 아니라는 점!
• 이 코드를 실행한다면 answer이 출력이 되어 hello, answer이 그대로 결과로 나온다.
• 우리는 answer이라는 변수에 들어있는 이름을 출력을 해야하기 때문에 %를 사용해 준다.
• 이 때도 어떤 종류의 인자를 받는지 말해줘야 한다. 우리는 이름이라는 문자열을 받기때문에 string에서의 s를 %뒤에 붙여서 인자를 받아준다.
• 그래서 최종적으로는 printf("hello, %s\n", answer);이 되는 것
• 가장 위에 포함된 cs50.h 파일 안에 string이라는 문자열 형식과 get_string 이라는 함수에 대한 코드가 포함되어 있다. 이 파일을 포함해야만 전체 코드를 컴파일 하고 실행할 수 있기 때문!

③ 터미널창에 아래 명령어를 입력하여 컴파일하기

• 여기서 -o string 은 string.c 를 string.out 이라는 머신코드로 저장하도록 하는 명령어
• -lcs50은 “link”라는 의미를 지닌 -l 이라는 인자에 우리가 추가로 포함한 “cs50” 파일을 합친 것
• 이를 통해 컴파일시 cs50 파일을 연결하도록 알려줄 수 있다.

다소 복잡한 이런 과정 대신에, 아래 make 명령어를 통해 간단하게 컴파일을 수행할 수도 있다.

이와 같이 작성한 코드를 컴파일 하고 실행하면, 사용자에게 입력값을 받고 문장 내에 포함하여 출력하는 프로그램이 되는 것 ! 

출처 : https://www.boostcourse.org/cs112/lecture/119007?isDesc=false 

스크래치

• 알고리즘을 구성하는 요소로는 함수, 조건, 불리언 표현, 루프 등이 있다.
• 스크래치라는 그래픽 프로그래밍 언어를 사용하면 블록을 옮겨 붙여서 알고리즘을 만들어 볼 수 있다.

① 스크래치 블록 

• 블록의 종류에 따라서 프로그램이 수행하는 일의 종류가 달라짐
• 입력이 주어졌을 때 블랙 박스를 거쳐 출력이 되는 컴퓨터의 작동 원리를 생각해보면, 하나의 블록이 블랙 박스의 역할을 하는 것
• 가령 “말해라” 라는 블록에 “hello, world”라는 입력을 주게되면 그 결과로 고양이가 “hello, world”라고 말하게 되는 것
• 이러한 입력과 출력을 이어 붙여서 여러 작업을 순차적으로 수행할 수도 있다.

② 변수와 루프

변수를 사용하면 정보를 저장하고 다시 재사용할 수 있다.

• 초록색 깃발이 클릭되었을 때, counter 변수를 1로 설정
• 초록색 깃발이 클릭되었을 때, counter 변수를 1로 설정
• 그 후 1초를 기다리고, counter의 값을 1 증가시키기

③ 변수와 조건문

• 조건문을 활용하면 더 복잡한 프로그램도 가능 (‘참’ 또는 ‘거짓’ 값을 가지는 불리언 변수를 사용)
• 초록색 깃발이 클릭되면, muted 변수를 ‘거짓’으로 설정
• 그리고 루프를 돌면서, 감지 블록을 통해 스페이스 키가 눌렸는지 체크
• 그렇다면, muted가 ‘참’인지 확인. 만약 그렇다면, muted를 거짓으로 설정
• 만약 muted가 ‘참’이 아니라면, muted를 ‘참’으로 설정
• 그리고 1초를 기다리기

출처 : https://www.boostcourse.org/