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  1. 2007.06.04 2. 소스코드, 컴파일, 링크 (6)

이번에는 C언어를 이용하여 실행할 수 있는 파일을 만드는 관정에 대해서 알아보겠습니다. 일반적으로 아래와 같은 과정으로 작성한 소스 파일이 실행파일로 만들어집니다.
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지금부터 위의 내용에 대하여 알아 보겠습니다.


2.1 소스코드 작성

1) 소스 코드?

코드는 프로그래밍 언어에 따라 작성된 내용을 의미합니다. 일반적으로 많이 사용되는 코딩이란 말은 코드를 작성하는 작업을 말하며, 에디터에서 소스 파일을 작성하는 것을 의미합니다.

소스란 재료라는 본래 의미와 마찬가지로 컴파일을 하여 실행파일을 만들어 내기 위해 필요한 소스(재료)란 의미입니다. 최종 목적 파일을 만들기 위해 필요한 모든 파일들을 소스파일이라 하고, 일반적인 소스 파일은 C 코드가 들어 있는 파일을 의미합니다.

C에서 헤더파일은 *.h, 소스파일 *.c의 확장자를 갖습니다.


2) 통합 개발 툴

많은 개발툴들이 IDE(Integrated Development Environment)라고 불리우는 통합 개발 환경을 제공합니다. 이는 컴파일러, 링커, 에디터, 디버그, UI 에디터, 메뉴얼 등 개발에 필요한 도구들을 모아 놓은 개발툴입니다. 맥에서는 Xcode, 윈도우에서는 VisualStudio 등이 있습니다.

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일반적으로는 개별 텍스트 에디터를 사용하는것 보다, IDE에서 제공하는 에디터를 사용하는 것이 가장 편리합니다.

좌측 이미지는 맥의 대표적인 개발환경인 Xcode의 모습이며, 개발에 편리를 주는 많은 기능을 내장하고 있습니다.




3) 디버깅

디버깅이란 프로그램 실행 시 나오는 각종 오류들을 제거하는 작업을 의미합니다. 이를 위해 많은 개발환경에서 디버거란 디버깅을 도와주는 편리한 툴들을 제공합니다.

아래는 Xcode에서 디버거를 실행중인 모습니다.  코드를 한 줄씩 또는 브레이크 포인트라고 불리우는 위치까지 실행시켜 가면서 각종 변수 값들과 메모리를 등을 확인할 수 있습니다.
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사용하는 툴의 디버거 사용방법을 반드시 알아두어야, 원인을 찾기 어려운 오류를 추적하고 제거하는 시간을 단축할 수 있습니다.


2.2 컴파일
컴파일이란 작성한 소스파일을 이진파일로 바꾸어 주는 작업을 의미합니다. 쉽게 이야기 하면 사람이 작성하고 편집할 수 있는 소스 파일을 컴퓨터가 이해할 수 있도록 바꾸어 주는 작업을 말합니다.

1) 목적파일

C 컴파일러는 *.c 소스 코드를 컴파일 하여, 목적파일(object file)이라 불리우는 *.o, *.obj 등의 컴파일된 파일을 생성합니다. 이 파일들은 바로 실행을 할 수 없지만, 컴파일 다음 작업인 링크에 사용되어 실행 파일을 만듭니다.

아래 좌측은 소스 파일이며, 사람이 이해가 가능합니다. 우측은 컴파일한 목적파일로 짐작이 가는 문자들이 있지만 사람이 이해할 수 없습니다. 반대로 기계는 우측의 목적파일이 이해(처리)하기 쉽습니다.
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2) 디버그 모드와 릴리즈 모드

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대부분의 IDE들은 빌드 시 디버그 모드와 릴리즈 모드를 선택할 수 있습니다.

디버그 모드는 개발에 편리를 주기 위해서 많은 디버깅에 편리한 코드들이 들어갑니다. 그렇기 때문에 릴리즈 모드에 비해 실행파일도 크고 속도도 느리지만,  디버깅 작업을 하기에는 편합니다.

릴리즈 모드는 디버깅에 필요한 모듈을 제외되고 컴파일되기 때문에, 디버깅 모드에 비해서 실행파일 크기가 작고 속도가 빠릅니다.

개발시에는 편리를 위해 디버깅 모드로 작업을 하고, 최종 배포시에는 릴리즈 모드로 컴파일 하여 배포 합니다.


3) 오류(error)와 경고(warning)

컴파일을 하다 보면 오타와 잘못된 문법으로 인해 오류와 경고를 만나게 됩니다. 오류는 잘못된 코딩으로 인해 컴파일을 할 수 없는 경우를 의미합니다. 경고는 컴파일은 되지만 문제가 일어날 소지가 있을 경우에 나오는 메시지입니다.

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좌측을 보면 오류 하나와, 경고 하나가 나오고 컴파일이 중지 되었습니다.

printf 함수 뒤에 있는 C 문법에 어긋난 hi로 인해 오류가 났습니다. 경고는 int a;라고 변수를 선언은 해놓고 사용은 하지 않았다는 경고입니다.



컴파일을 하기 위해선 경고가 있어도 가능하기 때문에 처음 프로그래밍을 시작하는 분들은 경고를 무시하는 경우가 있는데, 경고도 무조건 제거하여야 합니다. 경고를 제거하는 것은 예기치 못한 동작에 대한 위험을 줄이고, 안쓰는 변수 제거 및 확인, 정확한 형 변환 등 올바른 코딩습관을 가지게 해줍니다.

2.3. 링크
실행파일을 만들기 위해서는 컴파일 뒤에 링크 라는 작업이 필요합니다. 링크는 컴파일된 목적파일과 필요한 라이브러리를 이용해, 해당 시스템에서 실행할 수 있는 파일을 만듭니다.

일반적으로 링크는 아래와 같은 작업을 수행합니다.
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1) 라이브러리

이전 소스와 같이 printf를 사용하면, 이 함수는 어딘가 반드시 구현되어 있어야 합니다. printf는 C 표준 라이브러리에 포함되어 있으며, 실행파일에 이 라이브러리도 포함되어야 실행시 printf를  호출하여 사용할 수 있습니다.

라이브러리는 자주 사용되는 함수, 모듈들을 미리 컴파일 시켜 놓은 목적파일의 집합체로 생각하시면 됩니다. C 함수들은 C 표준 라이브러리에 들어 있습니다.

라이브러리는 사용자도 만들 수 있으며, 자주 사용되는 코드들을 용도 별로 모아 라이브러리를 구축해 놓으면 다음 개발 시에 관련 파일의 복사나 재 컴파일 등의 작업 없이 편리하게 사용할 수 있습니다.


2) 라이브러리의  종류

여기서 한가지를 보면 항상 라이브러리가 실행파일에 포함된다는 것 입니다. 이는 실행파일 크기가 증가 한다는 이야기이고, 프로그램 실행 시 메모리도 많이 사용하게 된다는 의미입니다.

실행파일에 포함되는 라이브러리를 정적(static) 라이브러리라고 합니다. 같은 정적 라이브러리를 사용하는 프로그램이 많을수록 하드웨어, 메모리 같은 시스템 낭비를 초래 합니다. 그래서 나온 것이 공유(shared), 런타임(runtime) 라이브러리를 사용하는 것 입니다.

여러 실행파일들은 라이브러리에 대한 정보만 가지고 있고, 한 라이브러리를 같이 사용하기 때문에 위의 하드웨어나 시스템자원 사용에 있어 이익을 가지고 옵니다. 아래의 그림을 보면 공유 라이브러리를 사용하는 것이 정적 라이브러리 사용에 있어서 파일용량이나 메모리를 절약할 수 있음을 보여 줍니다.
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3) 오류(error)

컴파일과 마찬가지로 링크도 오류과 경고를 알려 줍니다. 오류가 발생하면 실행파일은 생성되지 않습니다. 컴파일과 마찬가지로 링크도 모든 오류과 경고를 확인하고 제거하여야 합니다.

일반적으로 링크 오류는 소스코드에서 사용한 변수나 함수들을 링크시에 다른 목적파일 또는 라이브러리에서 실제 구현된 변수나 함수를 찾을 수 없을 경우 발생합니다.

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좌측은 컴파일까지는 성공하였으나 링크 시 오류가 발생한 경우 입니다.

extern이란 예약어로 컴파일러는 something이란 변수가 어디선가 선언되어 있다고 예측하고 컴파일을 완료 합니다.

링크 시에는 something이 선언되어 있는 곳을 찾을 수 없기 때문에 오류를 내고 링크를 중지합니다.

관련 목적파일, 라이브러리를 링크 옵션에 포함시켰는지, 선언은 되었는데 구현은 되지 않았는지, 이름과 타입이 동일하진 여부를 확인하셔야 됩니다. (선언과 구현은 나중에 설명하겠습니다.)
이상 프로그래밍과 관련된 몇가지 자주 쓰이는 용어들을 살펴 보았습니다.  다음 장 부터 본격적으로 C 언어에 대한 설명을 시작하겠습니다.


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