[OODP] 1. Dealing with Data(1)
POSTECH OODP Lecture at 24SS Fundamental Types
Variables
Programs typically need to store information.
To store an item, the program must keep track of 3 fundamental properties
- 어떤 type의 정보를 저장할 것인가?
- 어디(memory)에 저장할 것인가?
- 어떤 value를 저장할 것인가?
int barincount = 5;
- integer 타입으로 저장된다.
- braincount는 정보가 저장된 memory location을 가리키는 데 사용된다.
- braincount는 5라는 value를 뜻한다.
Names for Variables
Naming Rules
- Alphabetic characters(a-Z), numeric digits(0-9) and underscore(_).
- 첫 글자는 numeric digit일 수 없다
- 대소문자는 구분된다
- C++ keyword(reserved name)은 사용할 수 없다
- 길이 제한은 없다
- Avoid names beginning with underscore character, e.g., _variable, __Variable.
- 하나 혹은 두 underscroe(_) 뒤에 붙는 대문자 이름은 compiler에 예약되어 있다
- 하나의 underscore로 시작하는 이름은 global identifier로 예약되어 있다.
Names beginning with two underscore characters or with an underscore character followed by an uppercase letter are reserved for use by the implementation, i.e., compiler. Names beginning with a single underscore character are reserved for use as global identifiers by the implementation.
Data Types
- Fundamental types
- Integers
- Floating-point numbers
- Compound types
- Build on the basic types
- Arrays, strings, pointers, structures
Integer Types
Numbers with no fractional part, e.g., 2, 98, -5286, 0
16-bit의 short integer type은 -32,768 ~ +32,767의 값을 표현할 수 있다. (\(2^{16} = 65536\)) 여러가지 type이 존재하는 이유는 불필요한 memory space의 낭비를 막기 위해서이다. 각 Type의 크기를 확인하는 코드는 limits.cpp를 참고하면 된다.
C++ 표준에서 type마다 고정된 크기를 두지 않은 것은 system마다 natural data size가 다르기 때문이다. natural size란 컴퓨터가 가장 효과적으로 다룰 수 있는 크기를 말한다. 예를 들어, IBM은 가장 natural한 16-bits를 int로 맞췄었다.
Integer type의 표준은 int이고, 음수를 표현할 일이 없으면 unsigned을, 보다 넓은 범위를 다루고 싶다면 long이나 long long을, 보다 좁은 범위를 다룬다면 short나 심지어 char를 사용할 수 있다.
만약 변수 type의 가능한 범위를 넘어서는 값을 할당한다면 overflow/underflow가 발생한다. 
실제 사례를 exceed.cpp에서 확인할 수 있다.
- Integer Literals
10진수 뿐만 아니라, 16진수와 8진수로도 표현할 수 있다.
int chest = 42; // decimal integer literal (42)
int waist = 0x42; // hexadecimal integer literal starts with '0x' (66)
int inseam = 042; // octal integer literal starts with '0' (34)
hexadecimal은 0~9, A-F로 표현된다. 0xF(or 0xf, 0XF, 0Xf)는 15, 0xFF는 255(1 byte)이다. 2 digits이 1 byte라는 사실은 low-level system programming에서 무척 편리하게 사용된다.
cout << dec; // manipulator for changing number base
cout << "chest = " << chest << " (decimal for 42)" << endl;
cout << hex; // manipulator for changing number base
cout << "waist = " << waist << " (hexadecimal for 42)" << endl;
cout << oct; // manipulator for changing number base
cout << "inseam = " << inseam << " (octal for 42)" << endl;
// Output:
// chesct = 42 (defimal for 42)
// waist = 2a (hexadecimal for 42)
// inseam = 52 (octal for 42)
위 코드들은 hexoct.cpp에 구현되어 있다.
- The char Type : Characters and Small Integers
char type은 1 Byte, 즉 8-bits 크기의 변수이다. 따라서 \(2^8\)개의 정수(-128~127)를 표현할 수 있다. 예컨데, ASCII로 알파벳 ‘M’은 숫자 77로 저장된다. 변수를 호출하면, 저장된 숫자 77은 type에 맞춰져 ‘M’으로 반환된다. 그러나 실제로 저장되는 것은 1-byte integer이기 때문에, integer operation을 적용하라 수 있다.
char ch = 'M'; // assign ASCII code for M to ch
int i = ch; // store same code in an int
cout << ch << i << ch + 1 << endl;
// output
// M 77 N
보다 다양한 사례가 chartype.cpp에 있다.
- The bool Type
Bool은 a boolean value(true or false)를 표현한다. Bool 타입이 소개되기 전까지, zero/nonzero number가 false/true로 사용되었다. 이는 아직까지도 유효하다.
bool is_ready = true;
int ans = true; // ans assigned 1
int promise = false; // promise assigned 0
// Both in C and C++, nonzero numbers are interpreted as true
if ( 32 ) {
cout << "True" << endl;
}
else {
cout << "False" << endl;
}
// output
// True
bool start = -100; // start assigned true
bool stop = 0; // stop assigned false
- The sizeof Operator
data type들의 size는 system에 따라 다르다. 특정한 data type의 크기를 확인할 때 sizeof을 사용한다.
// sizeof operator yields size of type or of variable
// sizeof(type_name)
// sizeof(variable_name)
sizeof(int)
sizeof(n_short)
sizeof(n_long)
sizeof(n_llong)
자세한 코드는 limits.cpp에서 확인할 수 있다.
How C++ Decides What Type a Constan Is?
변수는 선언하면서 type을 명확히 지정할 수 있다. 선언되지 않은 상수들은 정수형일 때 int type으로 자동으로 저장되지만, suffix를 활용하여 type을 명시할 수 있다. 만약 데이터의 값이 너무 커서 int형으로 저장할 수 없는 경우 차례로 unsigned, long, lon long으로 저장된다. 또한, 상수가 실수형일 경우에는 자동으로 double type으로 저장된다.
cout << "Years = " << 1942 << endl;
cout << "Years = " << 1942U << endl; // u or U
cout << "Years = " << 1942L << endl; // l or L
cout << "Years = " << 1942Lu << endl; // ul, uL, UL, Ul, lu, Lu, lU, LU
cout << "Years = " << 1942LL << endl; // ll or LL
cout << "Years = " << 1942ULL << endl; // ull, Ull, uLL, ULL
위와 아래에서 상수와 관련된 코드들은 const.cpp에 존재한다.
- #define Statement 소스코드 안에 숫자들이 많아질수록 의미를 파악하기가 어렵다. 코드 안의 숫자가 무엇을 의미하는지 고민해야하기 때문이다. 이때 #define 문을 사용해서 symbolic constants를 정의할 수 있다. symbolic constant는 변수처럼 이름을 가지고 있는 상수이다. ``` C++ #define NUM_WHEELS_PER_CAR 4 #define PI 3.141592
int area = PI * radius * radius;
#define 문은 preprocessor directive이다. 마치 editor의 '전체 바꾸기(ctrl+h)'와 같은 역할을 한다. 코드 상의 위치와 관계없이 동작하지만, 일반적으로 파일의 시작에 둔다.
정의한 define 문이 상수가 아닌 연산식일 경우, 의도하지 않은 동작을 방지하기 위해 '( )'로 묶을 것을 권고한다.
``` C++
#define NUM_LEGS_PER_CAT 2+2
#define NUM_LEGS_PER_DOG (2+2)
- The const Qualifier
const type name = value; 그러나 #define문은 과거에 symbolic constants를 정의하던 방식이다. const는 symbolic constants를 정의하는 새로운, 더 나은 방법이다.
const는 #define에 비해 여러가지 장점이 있다. const는 type을 명시할 수 있고, 적용 범위를 조절할 수 있다. 또한, #define 처럼 미리 상수를 정의해두는 것이 아니라, Runtime 도중에 값을 할당할 수 있다. 또한 arrays, structures, classes와 같은 정교한(elaborate) 타입들로도 사용될 수 있다.
#define ONE = 1 // Traditional C style
// No explicitly specified type
// Uppercase for all letters
// Can use ONE outside of this block
const long Two = 2; // New to C++
// Uppercase for the 1st letter
// Allows to limit the scope of a const
const int Some_const
Some_const = i * 2; // create constants in the runtime
const Position origin = {0,0};
Questions?
Q1. 구글 C++ style guide를 보았을 때, member 변수에는 underscore(_)를 사용하도록 권장하던데 상관없을까요?
A1. class 멤버변수 앞에 underscore를 붙여야한다는 것은 전혀 아니다. 그래야할 이유가 없다. 다만 underscore를 앞에 쓰지 말라는 것은 컴파일러의 예약어와 겹칠 수도 있기 때문이다. 그런데 멤버변수는 별도로 implementation되기 때문에 사용해도 무방하다.
+ 구글 C++ Convention를 확인해본 결과, class 멤버변수에 underscore를 붙이는 것을 권장하는 것은 앞이 아니라 뒤였다. 우문에 현답이었다..
Q2. char가 정수까지 표현할 수 있다고 했는데, int로 type을 다시 선언해줘야 출력할 수 있다면 정수를 저정한다고 표현할 수 있나요?
A2. 실제로 메모리에 저장되는 것은 정수가 맞지만, 이를 사람 눈에 보이게 표현될 때, type에 맞게 출력되는 것이다.
Q3. variable과 constant, literal의 용어가 헷갈리는데, 정확한 정의와 쓰임의 차이가 뭘까요?
A3. Variable(변수)는 데이터를 저장하고 참조하기 위한 이름이 부여된 메모리 공간으로, 프로그램이 실행되는 동안 저장한 값이 변경될 수 있다. 한편, Constant는 프로그램에서 변경되지 않는 값이다. 보통 가독성을 높이기 위해 사용된다. Literal은 코드에서 고정된 데이터 표현으로, 상수일 수도 있고, 변수에 할당될 수도 있다. 예를 들어, 5, 3.24L, ‘a’, “Hello” 등이 literal이다.
보다 자세한 설명을 위해서는 컴파일러 중 parser의 역할을 이해해야한다. parser는 코드를 Reserved Keyword, Identifier, Literal, Operator, special character, comment 등으로 분류하여 읽는다.
