#langdev01

다음 시간에는 계산기 프로그램을 짤것입니다.

예를들자면 print(6+8*7); 을 계산하거나 a = input(); 등의 내용을 수행할 수 있겠죠?

계산기를 짜기 위해서 기본적으로 입출력의 구현이 되어야합니다. 앞으로의 과정의 맛보기로 기본적인 상태 다이어그램을 그려보고, 한번 그 내용을 C++코드로 옮겨봅시다!

또한 계산기를 짜기 위해서는 Stack과 Tree와 같은 기본적인 자료구조가 필요합니다.

자료구조는 직접 구현해서 사용할 수 도 있지만, std에 정의되어있는 stack을, tree는 이미 제가 구현한 내용으로 사용할 예정입니다.

그렇기 때문에 구현법을 몰라도 “이론적인 개념”은 이해하고 있어야 다음 강의에서 설명하기 쉬워질것 같습니다.

* 2015년 경희대학교 DASOM 동아리에서 진행된 스터디 내용입니다. 

이번에는 이런 고급언어들이 어떻게 해서 컴퓨터에 명령을 내리는지 살펴보겠습니다.

컴퓨터가 고급언어들을 이해하기 위해서는 기계어(또는 어셈블리어)로 번역해줄 일종의 “번역가”가 필요합니다.

이런 번역기는 “프로그램”으로써 정의되어 지는데, 우리가 C++을 짤때 사용하는 Visual Studio도 컴파일러라는 번역기를 내장하고 있고, Java도 javac라는 자바 컴파일러가 내장되어있습니다. python도 python인터프리터를 내장하고 있고요

이런 번역프로그램들은 크게 “컴파일러”와 “인터프리터”로 나뉘어 집니다.

컴파일러는 프로그램 제작시점 또는 컴파일 시점에 프로그램을 전부 기계가 이해할 수 있는 문장으로 번역하는 것이고, 인터프리터는 소스코드를 실행파일으로, 기계에 바로 명령을 내리게 됩니다.

컴파일의 대표적 예는 위에서 언급한 C/C++이 있고 인터프리팅의 대표적 예는 Python이 해당됩니다.

컴파일의 경우 인터프리팅에 비해 속도가 매우 빠릅니다. (런타임, 즉 수행시간에 문법을 분석하지 않고 바로바로 실행 가능하기 때문에), 또한 인터프리팅은 소스코드를 그대로 공개하여야 하기 때문에 보안에도 취약한 편이죠.

하지만 인터프리팅 언어도 쉽다는 장점이나, 가벼운 언어를 구성할 수 있다는 장점이 존재하기에 이 두 방법이 널리 쓰이고, 때론 혼용되어서 쓰이기도 합니다.

이번 클래스에서는 컴파일러를 구성하기에는 난이도가 있으므로, 단순한 형태의 인터프리터를 구현하는것을 목표로 하겠습니다.

그렇다면 본격적인 구현에 앞서 우리가 무엇무엇을 구현해야 하는지 살펴 봅시다.

현대의 프로그래밍 언어는 기본적으로 위의 속성들을 가지고 있다고 볼 수 있습니다.

우선 입력과 출력은 기본적으로 되어야합니다, 사용자가 프로그램과 상호작용 하기 위해서는 아주 필수적인 요소이죠.

마찬가지로 연산이 가능해야 합니다.

이런 연산이 가능하기 위해서는 저장공간도 필요하고, 

적당히 때에 따라 연산을 달리 수행하려면 로직도 필요합니다.

그리고 프로그램의 구현을 간소화 시켜줄 함수도 당연히 필요합니다.

하지만 이런것들을 전부 지원해도 매번 Ctrl+C, Ctrl+V로 짜야한다면 불편하겠죠?

모듈화, 모듈삽입을 지원하여 반복적인 개발작업을 단순화 시켜야 합니다.

우리는 이 클래스에서 이러한 속성을 가진 언어를 개발할 예정입니다.

언어의 개발은 C++로 이루어 질 태니 C++에 대해 기본적인 문법적 이해가 필요합니다.

여기서는 가볍게 훑는 느낌으로 진행하니 디테일한 내용은 여러 전공서적이나, 온라인 강의등을 추천하는 바입니다.

아래의 내용의 문법을 모른다면 먼저 공부하고 와야합니다! 

1. 기본입출력과 파일입출력이 필요합니다. 2. if, else if, else 등의 분기문이 필요합니다. 3. for, while, do~while 등의 반복문이 필요합니다. (특히 for문은 자유자재로 다룰 수 있어야 합니다.) 4. 함수의 선언과 호출이 가능해야하고, parameter와 return value의 이해도 필요합니다. 5. string 헤더의 std string을 이해하고 쓸 수 있어야 합니다. 6. 다차원 배열과 동적할당을 이해할 수 있어야 합니다. 7. 상태 다이어그램에 대해서 이해하여야 합니다.

위 내용중 1~6번은 블로그나 책에서 많이 찾아볼 수 있고, 이 강의에서는 7번 항목만 설명하도록 하겠습니다.

흔히 상태천이도, 상태다이어그램등으로 불리고, FSM(유한상태기계)라는 단어로도 묶어서 부르기도 합니다.

유한 상태기계 에서는 일단 phase또는 state라고 정의되는 “상태”가 존재합니다.

상태는 각각의 조건에 따라 다른 상태로 이동하게 됩니다.

예를들어서 컴파일러에서 “nice”라는 문구가 들어오는지 찾는다면 위와 같은 상태천이도를 가지게 되는것이죠.

마찬가지로 우리가 짜는 인터프리터도 위의 방식으로 파싱을 진행하고, 문법적 내용이 추가되면서 상태천이도는 매우 복잡해집니다.

BNF문법이나 여러가지 내용으로도 문법을 설명하고 (그게 간단하지만) 여기서는 초보자들의 이해를 돕기 위해 상태도로 최대한 설명하고자 합니다. (BNF, EBNF문법은 후반부에 설명할 예정입니다.)

위의 예시 말고도, 상태도는 매우 다양하게 표현할 수 있습니다.

* 2015년 경희대학교 DASOM 동아리에서 진행된 스터디 내용입니다.

언어는 어떤 사회에서 보편적으로 널리 통용되는 의사소통 수단이라고 볼 수 있습니다.

예를 들자면 한국사회에서는 한국어가 통용되고, 영어문화권 사회에서는 영어가 통용되는것 처럼 말이죠.

그렇다면 프로그래밍 언어는 무엇일까요?

프로그래밍 + 언어가 합쳐진 말이라는것은 초등 국어수준만 되어도 쉽게 알 수 있을겁니다.

프로그래밍은 쉽게 말해서 프로그램을 짜는것이라고 볼 수 있고, 언어는 위에서 설명 했습니다.

그렇다면 프로그램을 짜기 위해서 필요한 언어가 프로그래밍 언어라고 볼 수 있겠네요!

다시 정리해보자면 프로그램을 짜기 위해서는 컴퓨터 내지는 기계에게 명령을 내려야 합니다.(프로그래밍의 기본 정의) 그렇기 때문에 컴퓨터와 의사소통을 위해서 정의된 언어라고 볼 수 있습니다.

컴퓨터에 명령을 내리는 방법은 사실 “기계어”나 “어셈블리어”를 통해 직접 명령을 내리는 방법 밖에는 존재하지 않습니다. (사실 그 예전에는 천공카드기법이나 여러가지가 있었을 겁니다.)

하지만 어셈블리어는 어렵고, 기계어는 더더욱 어렵죠, 프로그래밍 하기에도 어렵지만 이미 짜여있는 코드를 분석하기에는 더욱 어렵습니다.

그래서 탄생한게 고급언어의 존재입니다.

고급언어에는 C, C++로 대표되는 C계열 언어와 Java, Python등 많은 언어도 존재하고, 발전하면서 함수형 언어, 이벤트 지향 언어, 객체 지향 언어등 많은 변종이 생겨납니다.

결국 이들의 공통점은 예전에는 그러한 일을 수행하기 위해 코드가 수십줄이 필요하거나, 지원이 안됬지만, 새로 구현하여 지원되게 만들었다는 점 입니다.

즉,  프로그래밍 언어도 우리들의 언어와 마찬가지로 진화와 퇴보를 거친다는점이죠, C가 진화해서 C++이 되었고, C도 그 이전에 여러 언어들 (가령 Ada 등)의 영향을 받아 탄생하게 됩니다.

퇴보의 대표적인 예로는 pointer문법이 있습니다.

C나 C++에서는 포인터 개념으로 쉽게 물리적장치에 접근하고, 메모리 관리를 했습니다.

하지만 경력이 얼마 없는 초보 개발자들에게는 지옥과 다름없었죠, 포인터는 잘못 건드리면 프로그램이 뻗는 주 원인중에 하나이거든요 (하지만 찾아내기도 어렵습니다.)

그래서 Java와 같은 이후 세대 언어들은 과감하게! 포인터나 동적할당 같은 내용을 빼버리고, 내부에서 메모리에 관련된 내용들을 관리하게 됩니다.