제15장 전처리 및 비트연산.

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1 제15장 전처리 및 비트연산

2 전처리기란? 전처리기 (preprocessor)는 컴파일하기에 앞서서 소스 파일을 처리하는 컴파일러의 한 부분 수고했어,
나머지는 나한테 맡겨! #include, #define만 처리 합니다. 소스 파일 임시 파일 오브젝트 파일 전처리기 컴파일러

3 전처리기의 요약 지시어 의미 #define 매크로 정의 #include 파일 포함 #undef 매크로 정의 해제 #if
조건이 참일 경우 #else 조건이 거짓일 경우 #endif 조건 처리 문장 종료 #ifdef 매크로가 정의되어 있는 경우 #ifndef 매크로가 정의되어 있지 않은 경우 #line 행번호 출력 #pragma 시스템에 따라 의미가 다름

4 단순 매크로 단순 매크로(macro): 숫자 상수를 기호 상수로 만든 것 (예) #define MAX_SIZE 100
#define PI #define EPS 1.0e-9

5 단순 매크로 #define MAX_SIZE 100 . . . while(i<MAX_SIZE) { sum += i;
} . . . while(i<100) { sum += i; i++; } 전처리기

6 단순 매크로의 장점 프로그램의 가독성을 높인다. 상수의 변경이 용이하다. 기호 상수를 사용하는 경우 숫자를 사용하는 경우

7 단순 매크로의 예 #define PI 3.141592 // 원주율
#define TWOPI ( * 2.0) // 원주율의 2배 #define MAX_INT // 최대정수 #define EOF (-1) // 파일의 끝표시 #define MAX_STUDENTS // 최대 학생수 #define EPS 1.0e-9 // 실수의 계산 한계 #define DIGITS " " // 문자 상수 정의 #define BRACKET "(){}[]" // 문자 상수 정의 #define getchar() getc(stdin) // stdio.h에 정의 #define putchar() putc(stdout) // stdio.h에 정의 보다는 MAX_INT가 낫죠 사람은 숫자보다 기호를 잘 기억합니다.

8 예제 #include <stdio.h> #define AND && #define OR || #define NOT !
#define IS == #define ISNOT != int search(int list[], int n, int key) { int i = 0; while( i < n AND list[i] != key ) i++; if( i IS n ) return -1; else return i; } C프로그램을 다른 언어처럼 작성할 수 있습니다. && ==

9 예제 int main(void) { int m[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
printf("%d\n", search(m, sizeof(m)/sizeof(m[0]), 5)); return 0; } 4 계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

10 중간 점검 1. #define을 이용하여서 1234를 KEY로 정의하여 보라.
2. #define을 이용하여서 scanf를 INPUT으로 정의하여 보라.

11 #define SQUARE(x) ((x) * (x))
함수 매크로 함수 매크로(function-like macro)란 매크로가 함수처럼 매개 변수를 가지는 것 (예) #define SQUARE(x) ((x) * (x)) #define SQUARE(x) ((x) * (x)) 전처리기 v = SQUARE(3); v = ((3)*(3));

12 함수 매크로의 예 #define SUM(x, y) ((x) + (y))
#define AVERAGE(x, y, z) (( (x) + (y) + (z) ) / 3 ) #define MAX(x,y) ( (x) > (y) ) ? (x) : (y) #define MIN(x,y) ( (x) < (y) ) ? (x) : (y)

13 주의할 점 #define SQUARE(x) x*x // 위험 !! v = SQUARE(a+b); v = a + b*a + b;
함수 매크로에서는 매개 변수를 괄호로 둘러싸는 것이 좋습니다. #define SQUARE(x) (x)*(x) // 올바른 형태

14 함수 매크로의 장단점 mode==1 ) \ 함수 매크로의 장단점 함수 호출 단계가 필요없어 실행 속도가 빠르다.
소스 코드의 길이가 길어진다. 간단한 기능은 매크로를 사용 #define MIN(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y)) #define ABS(x) ((x) > 0 ? (x) : -(x)) 매크로를 한줄 이상 연장하는 방법 #define PRINT(x) if( debug==1 && \ mode==1 ) \ printf(“%d”, x);

15 예제 #1 // 매크로 예제 #include <stdio.h> #define SQUARE(x) ((x) * (x))
int main(void) { int x = 2; printf("%d\n", SQUARE(x)); printf("%d\n", SQUARE(3)); printf("%f\n", SQUARE(1.2)); // 실수에도 적용 가능 printf("%d\n", SQUARE(x+3)); printf("%d\n", 100/SQUARE(x)); printf("%d\n", SQUARE(++x)); // 논리 오류 return 0; } ((++x) * (++x)) 4 9 25 16

16 # 연산자 x=5 exp=5 PRINT(x)와 같이 호출하면 와 같이 출력하는 매크로 작성
다음과 같이 작성하면 잘못된 결과가 나온다. #define PRINT(exp) printf("exp=%d\n", exp); x=5 exp=5

17 #은 문자열 변환 연산자(Stringizing Operator)라고 불린다
#define PRINT(exp) printf(#exp" = %d\n",exp); PRINT(x); x=5

18 ## 연산자 ## 연산자는 토큰 병합 연산자 (token-pasting operator)
#define MAKE_NAME(n) v ## n MAKE_NAME(1)과 같이 호출된다고 가정하자. 매개 변수 n은 1로 치환되고 ## 연산자에 의하여 v와 1이 합쳐져서 하나의 토큰 v1이 된다.

19 예제 #include <stdio.h> #define MAKE_NAME(n) v ## n
#define PRINT(n) printf("v" #n " = %d\n", v ## n); int main(void) { int MAKE_NAME(1) = 10; // int MAKE_NAME(2) = 20; PRINT(1); // printf("v1 = %d\n", v1);과 같다. PRINT(2); // printf("v2 = %d\n", v2);과 같다. return 0; } v1 = 10 v2 = 20

20 내장 매크로 내장 매크로: 미리 정의된 매크로 printf("컴파일 날짜=%s\n", __DATE__);
설명 __DATE__ 이 매크로를 만나면 현재의 날짜(월 일 년)로 치환된다. __TIME__ 이 매크로를 만나면 현재의 시간(시:분:초)으로 치환된다. __LINE__ 이 매크로를 만나면 소스 파일에서의 현재의 라인 번호로 치환된다. __FILE__ 이 매크로를 만나면 소스 파일 이름으로 치환된다. printf("컴파일 날짜=%s\n", __DATE__); printf("치명적 에러 발생 파일 이름=%s 라인 번호= %d\n", __FILE__, __LINE__);

21 예제: ASSERT 매크로 #include <stdio.h>
#define ASSERT(exp) { if (!(exp)) \ { printf("가정(" #exp ")이 소스 파일 %s %d번째 줄에서 실패.\n"\ ,__FILE__, __LINE__), exit(1);}} int main(void) { int sum; // 지역 변수의 초기값은 0이 아님 ASSERT(sum == 0); // sum의 값은 0이 되어야 함. return 0; } 매크로를 다음 줄로 연장할 때 사용 가정(sum == 0)이 소스 파일 c:\source\chapter15\macro3\macro3\macro3.c 11번째 줄에서 실패.

22 비트 관련 매크로 매크로들은 변수를 받아서 특정 비트값을 반환하거나 설정한다.
GET_BIT()는 변수 w에서 k번째 비트의 값을 0 또는 1로 반환한다. #define GET_BIT(w, k) (((w) >> (k)) & 0x01) SET_BIT_ON()는 변수 w의 k번째 비트를 1로 설정하는 매크로이다. #define SET_BIT_ON(w, k) ((w) |= (0x01 << (k))) SET_BIT_OFF()는 변수 w의 k번째 비트를 0로 설정하는 매크로이다. #define SET_BIT_OFF(w, k) ((w) &= ~(0x01 << (k)))

23 예제: ASSERT 매크로 #include <stdio.h>
#define GET_BIT(w, k) (((w) >> (k)) & 0x01) #define SET_BIT_ON(w, k) ((w) |= (0x01 << (k))) #define SET_BIT_OFF(w, k) ((w) &= ~(0x01 << (k))) int main(void) { int data=0; SET_BIT_ON(data, 2); printf("%08X\n", data); printf("%d\n", GET_BIT(data, 2)); SET_BIT_OFF(data, 2); return 0; } 1

24 중간 점검 함수 매크로와 함수 중에서 속도 면에서 유리한 것은? 주어진 수의 3제곱을 수행하는 함수 매크로를 정의하여 보자.

25 #ifdef 어떤 조건이 만족되었을 경우에만 컴파일하는 조건부 컴파일 지시 #ifdef 매크로
문장 // 매크로가 정의되었을 경우 … #else 문장 // 매크로가 정의되지 않았을 경우 #endif

26 #ifdef의 예

27 예제 #include <stdio.h> #define DELUXE int main(void) {
#ifdef DELUXE printf("딜럭스 버전입니다. \n"); #endif return 0; } 딜럭스 버전입니다.

28 예제 LINUX 버전 WINDOWS 버전 #include <stdio.h> #define LINUX
int main(void) { #ifdef LINUX ... #else #endif return 0; } LINUX 버전 WINDOWS 버전

29 Visual C++에서 설정하는 방법

30 #ifndef, #undef #ifndef 어떤 매크로가 정의되어 있지 않으면 컴파일에 포함된다. #undef
매크로의 정의를 취소한다

31 중간 점검 1. 전처리기 지시자 #ifdef을 사용하여 TEST가 정의되어 있는 경우에만 화면에 “TEST"라고 출력하는 문장을 작성하여 보자.

32 #if 기호가 참으로 계산되면 컴파일 조건은 상수이어야 하고 논리, 관계 연산자 사용 가능

33 #if-#else-#endif (예) #if NATION == 1 #include "korea.h"
#elif NATION == 2 #include "china.h" #else #include "usa.h" #endif

34 다양한 예 #if (VERSION > 3) // 가능! 버전이 3 이상이면 컴파일 ... #endif
#if (AUTHOR == KIM) // 가능!! KIM은 다른 매크로 #if (VERSION*10 > 500 && LEVEL == BASIC) // 가능!! #if (VERSION > 3.0) // 오류 !! 버전 번호는 300과 같은 정수로 표시 #if (AUTHOR == "CHULSOO") // 오류 !! #if (VERSION > 300 || defined(DELUXE) )

35 조건부 컴파일을 이용하는 디버깅 #define DEBUG 1 ... #if DEBUG == 1
printf("현재 counter의 값은 %d입니다.\n", counter); #endif

36 조건부 컴파일을 이용하는 디버깅 #define DEBUG ... #ifdef DEBUG
printf("현재 counter의 값은 %d입니다.\n", counter); #endif #if defined(DEBUG)

37 다수의 라인을 주석처리 #if 0 // 여기서부터 시작하여 ... #endif // 여기까지 주석 처리된다.

38 예제 정렬 알고리즘을 선택 #define SORT_METHOD 3 #if (SORT_METHOD == 1)
// 선택정렬구현 #elif (SORT_METHOD == 2) // 버블정렬구현 #else // 퀵정렬구현 #endif

39 중간 점검 1. #if를 사용하여 DEBUG가 2일 경우에만 “DEBUG"가 나오도록 문장을 작성하라.
2. #if를 사용하여 DEBUG가 2이고 LEVEL이 3인 경우에만 “DEBUG"가 나오도록 문장을 작성하라.

40 헤더 파일 이중 포함 방지 /*** *stdio.h - definitions/declarations for standard I/O routines ****/ #ifndef _INC_STDIO #define _INC_STDIO .... #endif 헤더 파일이 포함되면 매크로가 정의되어서 이중 포함을 방지합니다.

41 다중 소스 파일 단일 소스 파일 파일의 크기가 너무 커진다. 소스 파일을 다시 사용하기가 어려움 다중 소스 파일
서로 관련된 코드만을 모아서 하나의 소스 파일로 할 수 있음 소스 파일을 재사용하기가 간편함

42 다중 소스 파일

43 예제 power.h // power.c에 대한 헤더 파일 #ifndef POWER_H multiple_source.c
#define POWER_H double power(int x, int y); #endif multiple_source.c // 다중 소스 파일 #include <stdio.h> #include "power.h" int main(void) { int x,y; printf("x의 값을 입력하시오:"); scanf("%d", &x); printf("y의 값을 입력하시오:"); scanf("%d", &y); printf("%d의 %d 제곱값은 %f\n", x, y, power(x, y)); return 0; } power.c // 다중 소스 파일 #include "power.h“ double power(int x, int y) { double result = 1.0; int i; for(i = 0;i < y; i++) result *= x; return result; }

44 헤더 파일을 사용하지 않으면

45 헤더 파일을 사용하면

46 다중 소스 파일에서 외부 변수

47 비주얼 C++에서 다중 소스 파일

48 비주얼 C++에서 다중 소스 파일

49 비주얼 C++에서 다중 소스 파일

50 헤더 파일 이중 포함 방지 #include <stdio.h> #include "rect.h"
#define DEBUG void draw_rect(const RECT *r) { #ifdef DEBUG printf("draw_area(x=%d, y=%d, w=%d, h=%d) \n", r->x, r->y, r->w, r->h); #endif } 구조체의 정의가 이중으로 포함되어서 오류가 발생한다.

51 헤더 파일 이중 포함 방지 #ifndef RECT_H #define RECT_H struct rect {
int x, y, w, h; }; typedef struct rect RECT; void draw_rect(const RECT *); double calc_area(const RECT *); void move_rect(RECT *, int, int); #endif RECT_H가 정의되어 있지 않은 경우에만 포함시킨다. RECT_H 매크로를 정의한다.

52 중간 점검 다음 문장의 참 거짓을 말하라. “여러 소스 파일을 이용하는 것보다 하나의 소스 파일로 만드는 편이 여러모로 유리하다.” 팩토리얼을 구하는 함수가 포함된 소스 파일과 관련 헤더 파일을 제작하여 보자.

53 비트 필드 구조체 멤버가 비트 단위로 나누어져 있는 구조체 struct 태그이름 { 자료형 멤버이름1: 비트수;
자료형 멤버이름2: 비트수; ... }; struct product { unsigned style : 3; unsigned size : 2; unsigned color : 1; };

54 bit_field.c // 비트 필드 구조체 #include <stdio.h> struct product {
unsigned style : 3; unsigned size : 2; unsigned color : 1; }; int main(void) { struct product p1; p1.style = 5; p1.size = 3; p1.color = 1; printf("style=%d size=%d color=%d\n", p1.style, p1.size, p1.color); printf("sizeof(p1)=%d\n", sizeof(p1)); printf("p1=%x\n", p1); return 0; } style=5 size=3 color=1 sizeof(p1)=4 p1=ccccccfd

55 비트 필드 사용시에 주의점 비트 필드의 응용 분야: 하드웨어 포트 제어 struct product {
long code; // ① 일반 멤버도 가능하다. unsigned style : 3; unsigned : 5; // ② 자리만 차지한다. unsigned size : 2; unsigned color : 1; unsigned : 0; // ③ 현재 워드의 남아있는 비트를 버린다. unsigned state : 3; // 여기서부터는 다음 워드에서 할당된다. }; 비트 필드의 응용 분야: 하드웨어 포트 제어

56 비트 필드의 장점 메모리가 절약된다. ON 또는 OFF의 상태만 가지는 변수를 저장할 때 32비트의 int형 변수를 사용하는 것보다는 1비트 크기의 비트 필드를 사용하는 편이 훨씬 메모리를 절약한다.

57 실습: 전처리기 사용하기 원의 면적을 구하는 프로그램을 미국 버전과 한국 버전으로 작성한다.
미국 버전에서는 모든 메시지가 영어로 출력되고 단위도 인치가 된다. 한국 버전에서는 모든 메시지가 한글로 출력되고 단위도 cm가 된다. SQUARE() 함수 매크로도 억지로 사용하여 보자.

58 실행 결과 exp=5 Please enter radius of a circle(inch) : 100
area( ) is called area of the circle is exp=5 원의 반지름을 입력하시오(cm): 100 area( )가 호출되었음 원의 면적은 입니다.

59 실습 예제 #include <stdio.h> #define USA #define DEBUG #ifndef PI
#define PI #endif #ifndef SQUARE #define SQUARE(r) (r)*(r) double area(double radius) { double result=0.0; #ifdef DEBUG #ifdef USA printf("area(%f) is called \n", radius); #else printf("area(%f)가호출되었음radius); result = PI*SQUARE(radius); return result; }

60 실습 예제 int main(void){ double radius; #ifdef USA
printf("Please enter radius of a circle(inch) : "); #else printf("원의 반지름을 입력하시오"); #endif scanf("%lf", &radius); printf("area of the circle is %f \n", area(radius)); printf("원의 면적은 %f입니다\n", area(radius)); return 0; }

61 도전문제 버전을 나타내는 매크로를 정의하고 버전이 100 이하이면 원의 면적을 계산할 수 없다는 메시지를 출력하고 종료하게끔, 위의 프로그램을 수정하여 보자. __DATE__와 __LINE__을 출력하여 보자.

62 중간 점검 1. 구조체의 일종으로 멤버들의 크기가 비트 단위로 나누어져 있는 구조체는 _____이다.
2. 비트 필드 구조체를 정의하는 경우, 자료형은 ______이나 ______을 사용하여야 한다.