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  1. 2007.06.15 7. C 함수 (function) (4)
  2. 2007.06.05 3. C 기초문법

7. C 함수 (function)
C에서 함수는 특정한 작업을 처리하는 코드의 한 단위이며, C를 구조적인 언어로 만들어 주는 가장 중요한 수단 입니다. 이번 장에서는 함수의 사용방법, 가변인자, 프로토 타입, 함수를 사용해야 하는 이유에 대해서 알아 보겠습니다.


7.1 사용 방법

이전에도 잠시 알아 보았지만, 함수의 헤더 부분은 아래와 같이 작성 됩니다.

[반환값] 함수명 ([인자], ...)

1) 반환값

반환값에는 int, float, char, ..., 사용자가 정의한 구조체(structure)등 반환(return)할 변수 타입이 옵니다.

int를 반환할 경우에는 반환값을 생략할 수 있지만, 명확히 써주는 것이 좋습니다. 함수가 코드만 수행하고 값을 반환하지 않을 때는 아래와 같이 void를 사용합니다.
void showEnemy();

반환값이 있을 경우 함수 내에서 반드시 return을 사용하여 올바른 타입으로 반환하여야 합니다. return은 반환값 내에 괄호를 할 수도 있고, 그냥 변수나 상수만 쓸 수도 있습니다. 아래 두개 모두 올바른 표현 입니다.
return 3;
return (3);


2) 함수명

함수명은 실제 그 함수의 코드를 확인하지 않고, 함수명만 보더라도 그 함수가 어떤 용도로 사용되는지 짐작할 수 있도록 작성하여야 합니다. 함수명은 변수명과 같이 아래와 같은 규칙이 적용됩니다.

  • 알파벳 대소문자([A-Z][a-z]), 숫자([0-9]), 언더바(_)를 사용할 수 있습니다.
  • 첫 글자에 숫자가 올 수 없습니다.
  • 대소문자를 구별합니다.
   
3) 인자

함수명 다음에는 괄호가 오고,  괄호 내부에는 인자들이 위치 합니다. 인자는 함수를 호출하는 곳에서 넘겨 주는 정이며, 매개변수라고도 합니다.

각 인자는 아래와 같이 , 로 구분합니다.
int get_man(int n1, int n2, int n3);

인자를 넘길 필요가 없을 때는 아래와 같이 비워 둡니다.
int get_man();

인자는 필요한 만큼의 갯수를 넘길 수 있지만, 가능한 5개를 넘지 않는 것이 좋습니다. 많은 인자가 필요할 경우에는 나중에 나올 구조체를 사용하여야 합니다.


>> 가변인자
printf와 같은 함수는 인자 수가 사용자의 필요에 따라 가변적입니다. C에서는 필요에 따라서는 가변인자를 사용할 수 있습니다. 주어진 인자들의 평균값을 출력하는 가변인자의 사용예를 보겠습니다.

이 부분은 이해가 가지 않으면, 다음 내용으로 그냥 넘어 가셔도 상관 없습니다. 포인터 및 다른 강좌가 진행된 후에 다시 확인해 보시기 바랍니다. 

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

int get_average(int total, ...)
{
    int i;  
    int avr = 0;
    va_list valist;
    
    va_start(valist, total);

    for(i = 0; i < total; i++)
    {
        avr += va_arg(valist, int);
    }
    
    va_end(valist);

    avr = avr/total;

    return avr;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("%d\n", get_average(4, 50, 100, 100, 50));

    return 0;
}

#include <stdarg.h>
va_ 류의 가변인자 함수를 사용할려면, stdarg.h 파일을 인클루드해야 합니다.

int get_average(int total, ...)
"..."는 가변인자임을 나타내며, 항상 가변인자 함수의 마지막 인자가 되어야 합니다. 또한 가변인자는 반드시 하나 이상의 일반 인자를 가지고 있어야 합니다. int get_average(...); 와 같이는 사용할 수 없습니다.

C에서 가변인자 함수는 그리 똑똑하지 않습니다. 넘어 오는 인자의 갯수와 타입을 알 수 없습니다. 그래서 printf와 같이 여러 타입을 자유롭게 사용할려면 "%d %s" 처럼 넘어 오는 인자의 갯수와 종류를 알려 주는 인자를 앞에 두어야 합니다.

여기서는 모두 int형으로 간주하므로 total 인자로 인자의 갯수를 받습니다.

va_list valist;
가변인자를 사용하기 위해 va_list 변수를 선언 합니다.

va_start(valist, total);
가변인자 처리를 시작함을 알립니다. va_start의 두번째 인자는 "..." 바로 앞의 인자(마지막 일반 인자)를 넘겨 줌으로서 스택에서 바로 다음에 오는 가변인자의 시작위치를 알립니다.
valist에는 가변인자의 첫번째 값의 포인터가 들어 갑니다.
     
avr += va_arg(valist, int);
va_arg는 가변인자의 값을 반환하여 줍니다. 두번째 인자는 변수의 타입입니다. 변수타입의 크기만큼 valist의 포인터를 이동하여, 다음 변수를 얻어 올 수 있도록 합니다.

va_end(valist);
가변인자 처리가 종료됨을 알립니다. 이 후로는 다시 가변인자를 처리할 수 없습니다.

printf("%d\n", get_average(4, 50, 100, 100, 50));
구해 온 평균값을 출력합니다. get_average의 4는 평균값을 구해올 인자가 4개 라는 의미입니다.

가변인자는 이후에 디버깅 부분에서 다시 설명하겠습니다.


7.2 프로토타입 선언
함수의 프로토 타입은 소스의 상단이나 헤더파일에서 이런 형식으로 함수가 존재 한다는 것을 미리 선언해 놓는 것을 의미합니다.

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("%d", get_number());
    return 0;
}

int get_number()
{
    return 10;
}

이전 C 컴파일러들은 위와 같은 소스를 컴파일할 때는 오류를 발생하였습니다. 컴파일이 위에서 아래로 진행이 되기 때문입니다. main에서 get_number()라는 함수가 나오는데 이에 대한 정보가 그 이전 어디에도 없기 때문입니다.

하지만 요즘의 C 컴파일러들은 뒤에 나올 함수의 프로토타입 선언 없이도 위와 같은 코드가 컴파일 되며, 다른 소스파일에 있는 함수도 컴파일이 됩니다.

하지만 프로토 타입을 선언하지 않으면, 컴파일 시 함수의 인자들에 관해 체크하지 않습니다. 이는 보이지는 않지만 실행 시 오류의 원인이 되며, 이런 오류는 찾아 내기가 힘듭니다.

이런 이유로 함수의 프로토타입 선언은 반드시 해주는 것이 좋습니다. 위의 소스에 함수의 프로토 타입을 선언해 보겠습니다.

#include <stdio.h>

int get_number();

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("%d", get_number());
    return 0;
}

int get_number()
{
    return 10;
}

위와 같이 함수가 나오는 상단에 함수명이 있는 부분에 세미콜론(";")을 더해 줍니다. 소스파일 상단이나 헤더파일에 함수의 프로토 타입을 작성해 두면, 컴파일 시 함수의 프로토 타입과 맞게 사용하는지 검사도 할 수 있고 어떤 소스 파일에는 어떠한 함수들이 있고 어떻게 사용하는지에 관해 한눈에 알아 볼 수 있습니다.


7.3 함수를 사용하는 이유

함수의 필요성과 효율성에 대한 예를 들어 보겠습니다. 호프집에서 준비해야할 맥주잔의 갯수를 출력하는 프로그램을 만든다고 가정합니다. 또한 이 호프집에는 아래와 같이 네 종류의 손님 그룹이 있다고 가정합니다.
  • 20대 / 남 / 평균 소비 잔 수 = 20
  • 20대 / 여 / 평균 소비 잔 수 = 10
  • 30대 / 남 / 평균 소비 잔 수 = 10
  • 30대 / 여 / 평균 소비 잔 수 =  5

아래 네 그룹을 위해 각각 준비할 잔수를 출력하는 소스 입니다.

#include <stdio.h>

#define M20_CUP         20
#define M30_CUP         10
#define W20_CUP         10
#define W30_CUP         5

int main(int argc, char* argv[])
{
    int m20, m30, w20, w30;

    m20 = 120;  
    m30 = 110;  
    w20 = 90;
    w30 = 55;

    printf("20 (M): %d\n", M20_CUP * m20);
    printf("30 (W): %d\n", M30_CUP * m30);
    printf("20 (M): %d\n", W20_CUP * w20);
    printf("30 (W): %d\n", W30_CUP * w30);
 
    return 0;
}

m20, m30, w20, w30은 그룹별 손님 수 입니다. 그룹별로 손님수와 평균 사용 맥주잔 수를 곱해서 필요한 잔수를 출력 합니다. 소스를 실행 시키면 아래와 같이 출력 됩니다.

> 20 (M): 2400
> 30 (W): 1100
> 20 (M): 900
> 30 (W): 275

여기까지는 이상이 없지만 사용자가 출력 포맷을 아래와 같이 바꾸어 줄 것을 요구합니다.
printf(">> 30 (W): %d\n", W30_CUP * w30);

이를 위해서는 위의 소스에서 printf문의 네 곳을 모두 위와 같이 변경해 주어야 합니다.

또한 계산 방법에 변경이 생겼습니다. 기존 계산 방법에서 여유로 10개씩 추가할 것을 요구하였습니다. 변경된 내용은 아래와 같습니다.
printf(">> 30 (W): %d\n", W30_CUP * w30 + 10);

위와 같이 또 관련된 부분을 모두 변경해야 합니다. 만약 그룹이 100개 라면 끔찍한 작업이 될 것 입니다. 많은 시간도 소비하고 오타가 나올 확률도 많습니다.

또 한가지 문제점은 다른 소스에서도 사용하고 있다면, 관련 파일 마다 모두 출력 포맷이나 계산방법을 변경해야 합니다. 그래서 다음과 같이 함수로 만들어 처리해 보겠습니다.

#include <stdio.h>

#define M20_CUP         20
#define M30_CUP         10
#define W20_CUP         10
#define W30_CUP         5

#define SEX_MAN         1
#define SEX_WOMAN       2

/* 나이대, 인원수, 성별을 받습니다. */
void print_cup_count(int age, int sex, int man);

int main(int argc, char* argv[])
{
    int m20, m30, w20, w30;

    m20 = 120;  
    m30 = 110;  
    w20 = 90;
    w30 = 55;

    print_cup_count(20,  SEX_MAN, m20);
    print_cup_count(30,  SEX_MAN, m30);
    print_cup_count(20,  SEX_WOMAN, w20);
    print_cup_count(30,  SEX_WOMAN, w30);
 
    return 0;
}

void print_cup_count(int age, int man, int sex)
{
    int cup;
    int count;
    char temp;

    if(sex == SEX_MAN)
    {
        if(age == 20)
            count = M20_CUP;
        else
            count = M30_CUP;

        temp = 'M';
    }       
    else
    {
        if(age == 20)
            count = W20_CUP;
        else
            count = W30_CUP;

        temp = 'W';
    }

    cup = man * count;

    printf("%d (%c): %d\n", age, temp, cup);
}

위와 같이 출력되는 부분을 조건에 맞게 함수로 만들었습니다. 이제 포맷이 변동되거나 계산방법이 변경되어도 print_cup_count 함수의 한 곳만 수정하면 모든 곳에 적용이 됩니다. 그리고 필요한 모든 곳에서 편리하게 이용할 수 있습니다.

여기서는 한줄 내용을 함수로 만들었지만, 복잡한 내용일 수록 그 효율성은 더욱 증대 됩니다.

함수나 main등에 몇 백줄의 코드가 들어 가면, 이해하거나 테스트, 오류를 찾기가 점점 힘들어 집니다. 이럴 경우도 적당한 동작별로 코드를 나누어 별개의 함수로 만드는 것이 좋습니다.

이로서 C에서 중요한 부분인 변수, 연산자, 제어문, 함수에 대한 간단한 설명을 모두 마쳤습니다. 하지만 변수, 연산자, 함수, 제어문에 관해서는 아직도 알아야 할 내용이 많이 남아 있습니다. 이는 앞으로도 계속 설명될 것입니다.

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아래는 C를 처음 배울 때 자주 볼수 있는 기본 소스입니다. 아래의 소스로 C의 전처리기, 함수, 주석, 문법 등 C에 대한 기본적인 사항들을 알아보겠습니다.

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("Hello! World \n");
    return 0;
}


3.1 전처리기

가장 먼저 #include <stdio.h>가 보입니다. 여기서 include 앞의 #는 C에서 전처리기를 의미합니다. stdio는 standard input output의 약자로 C의 표준 입출력 함수들이 선언되어 있는 헤더 파일입니다.

1) 컴파일러의 처리

전처리란 컴파일러가 작업을 하기 편리하도록 컴파일 전에 미리 처리되는 작업을 의미합니다. 이전에 본바와 같이 컴파일 작업이은 개발자가 작성한 소스를 읽어 가며(이 작업을 파싱이라고 합니다), 기계가 읽을 수록 번역하는 작업을 의미합니다.

이 작업을 쉽게 하기위해 컴파일러가 미리 처리 해야 할 작업들이 전처리 작업이며, 이를 구별하기 위해 "#" 를 앞에 둡니다.

C에는 #if/#endif, #line, #pragma 등 많은 전처리기가 있습니다. 나머지는 나중에 따로 자세히 알아보고, 여기서는 가장 많이 쓰이는 #include, #define만 알아보겠습니다.

#define MY_A    3
int a = MY_A;

위와 같은 a.h파일이 있다고 가정합니다.

#include "a.h"

void printA()
{
    printf("a=%d", a);
}

위와 같이 a.c 파일이 있으면 컴파일러는 컴파일전에 include란 전처리 명령을 보고, 아래와 같이 만든 후에 컴파일을 시작합니다.

int a= 3;

void printA()
{
    printf("a=%d", a);
}

컴파일러는 #include <stdio.h>를 확인하고, a.h파일을 읽어 위와 같이 만듭니다. 그 다음  또 하나의 전처리기 #define을 처리합니다. MY_A로 되어 있는 모든 곳을 3으로 변경합니다.


2) include

소스파일에서 공통으로 참고해야 될 부분을 따로 헤더 파일로 만듭니다. 보통 여러 소스파일에서 참조 될 define, 데이터 타입, 변수, 함수 프로토 타입 등을 정의해 놓습니다.

컴파일러는 소스에서 함수호출이나 변수 사용시, 반드시 그 함수의 프로토 타입이나 변수의 형(type)을 알고 있어야 합니다. 그래서 각 소스 파일(*.c, *.h)들은 사용하는 함수나 변수가 정의되어 있는 헤더 파일(*.h)을 include하여 사용합니다.

include는 <>와 ()로 사용될 수 있습니다. 일반적으로 C 표준 라이브러리 헤더 파일엔 "<>", 사용자 정의 헤더 파일에는 "()"를 사용합니다. 예를 들면 아래와 같습니다.

#include <stdio.h>
#include "my.h"

define은 아래와 같이 A를  "A"로 컴파일 시, 대치하란 의미입니다.
#define A      "A"

define에 많은 설명이 필요하므로, 다음에 자세히 사용법에 대해서 알아보겠습니다.


3.2 함수
C 소스를 보면 대부분이 함수로 이루어져 있을 만큼, 함수는 C뿐만 아니라 많은 언어에서 중요한 부분입니다. 함수는 같은 혹은 다른 소스 파일 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 다른 실행파일에서도 호출될 수 있습니다.

C에서 함수는 아래와 같은 구조를 가지고 있습니다.

[반환값 타입] [함수명] ([인자], ...)
{
    [몸통]
}

이제 함수의 각 구성요소에 대해서 자세히 알아보겠습니다.

1) 반환값 타입

반환값 타입은 함수가 종료될 때, 함수를 호출한 곳으로 돌려주는 값의 형(type)을 의미합니다. 반환값은 return 이란 예약어로 반환값 타입과 같은 형의 데이터를 반환합니다.

어떤 함수가 값을 반환 할 필요가 없을 때는 void로 선언합니다.
void my_func();

만약 반환값이 생략되어 my_func()와 같이 함수 이름이 먼저 나오면, 컴파일러는 int형을 반환하는 것으로 간주합니다.

위의 main은 int형을 반환합니다. main은 일반적으로 아무 오류없이 끝났다는 0을 반환합니다.


2) 함수명

위의 소스에서 #include 아래에 main 함수가 있습니다. main은 C에서 미리 정의된 함수로 프로그램의 시작 지점이라고 할 수 있습니다.

함수명은 함수가 행동하는 동작에 맞고, 누구나 쉽게 유추해 볼 수 있도록 작성되어야 합니다. 함수나 변수의 이름을 붙이는 공통된 방법을 명명법이라고 하는데, 이는 프로그램 작성 시 중요합니다.


3) 인자

함수 이름 다음에는 괄호안의 목록들을 함수의 인자라고 부릅니다. 이 인자는 함수를 호출 하는 곳에서 보내 주는 데이터입니다. 인자는  앞에 타입이 오고 바로 뒤에 사용 할 인자명이 옵니다. 인자가 여러개일 경우에는 ","로 구별합니다.

값을 받을 필요가 없을 시에는 void my_func()와 같이 괄호 내를 빈 상태로 둡니다. 

int main(int argc, char* argv[])

위의 main을 보면 인자는 int형의 argc와 char 배열의 포인터 형 인자인 argv를 받습니다. 위에서도 언급한 바와 같이 main은 사용자가 호출하는 것이 아니라, 프로그램 시작시 자동으로 호출됩니다.

우선 첫번째 int형 변수 argc는 뒤에 나오는 argv의 갯수를 넘겨 줍니다. 두번째 나오는 argv는 프로그램 실행 시 넘겨지는 인자에 대한 정보를 가지고 있습니다. OS에 따라서 기본적으로 넘어오는 갯수가 1~2개로 조금씩 다를 수 있습니다.

일반적으로 argv의 첫번째에는 실행파일명이 들어 있습니다. 그 뒤로는 실행파일 실행 시 사용자가 넘겨주는 인자들이 들어 있습니다.

예를 들어 아래와 같은 코드가 있습니다. (아래 소스의 내용은 이해를 못하셔도 됩니다.)

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    int i;

    for(i = 0; i < argc; i++)
    {
        printf("ARGV[%d] %s\n", i, argv[i]);
    }

    return 0;
}

이 함수를 컴파일 하고, 실행파일 명이 a.out이라고 가정합니다. 프롬프트 상태에서 실행시키면 아래와 같이 출력합니다.
./a.out
ARGV[0] ./a.out
기본적으로 argc는 1이고 argv 첫번째에는 실행파일 명이 넘어 왔습니다.

이번에는 아래와 같이 a.out을 실행시킵니다.
./a.out abc def ghi
ARGV[0] ./a.out
ARGV[1] abc
ARGV[2] def
ARGV[3] ghi
실행파일명 다음에는 사용자가 입력한 인자들이 넘어 옵니다.

이와같이 main 함수의 첫번째, 두번째 인자(argc, argv)로 사용자가 실행 시 넘기는 인자를 알수가 있고, 인자를 받아 특별히 처리해야 할 경우에 사용하면 됩니다.

참고로 아래와 같이 함수의 인자를 선언할 수 있지만, 이와 같은 함수 표기법은 사용하지 않는 것이 좋습니다.
int main(argc, argv)
int argc;
char* argv[];
{
    printf("Hello!, World\n");
    return 0;
}


4) 몸통(body)

함수 명 뒤에 "{" 로 시작해서  "}"로 끝나는 부분을 함수의 몸통이라고 합니다. 여기서 함수가 수행해야 될 내용들을 작성하면 됩니다.

함수 내부는 "들여쓰기"라고 불리는 방법으로 의미와 범위에 맞게 Tab 키를 사용하여 단락들을 들여 써주면 가독성이 더욱 좋습니다.

아래는 두 개의 정수를 받아 앞에 수가 크면 1, 뒤에 수가 크면 2, 같으면 0을 반환하는 함수입니다. 이해는 할 필요가 없고 전체적인 모양만 보시면 됩니다. 왼쪽은 Tab을 이용하여 들여쓰기를 한 경우고 아래는 하지 않은 경우입니다. 내용을 모르더라도 왼쪽의 경우가 눈에 더 쉽게 들어 옵니다.
사용자 삽입 이미지사용자 삽입 이미지

위를 보면 마지막에 세미콜론(;)의 모습이 자주 보입니다. C 변수나 함수 선언이 끝나거나, 단락이 끝나면  ";"를 사용합니다. 흔히 세미콜론으로 막는다. 라는 표현을 씁니다.

C 컴파일러는 코드상의 공백, 탭, 개행문자(엔터)를 무시합니다. 아래의 네 가지 코드 모두 컴파일러는 동일하게 봅니다. 하지만 사람이 볼 때 쉽게 볼 수 있도록 코딩을 해야 하며, 그런 의미에서 3번과 4번이 무난해 보입니다.

for(i = 0;i<3; ++){printf("%d", i);}

for(i = 0; i < 3; i++) { printf("%d", i); }

for(i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%d", i);
}


for(i = 0; i < 3; i++)
{
   printf("%d", i);
}


3.3 주석

주석은 프로그램시 참고해야 될 내용이나 중요한 사항이 있을 경우 개발자가 기록하는 내용으로, 컴파일 및 프로그램 수행에는 전혀 영향을 미치지 않습니다.

C에서 주석을 사용할 경우에는 "/*" 와 "*/"의 사이에 위치 하며, 아래와 같이 사용합니다.
/* 주석입니다. */

아래와 같이 주석내에 주석은 사용할 수 없습니다.
/*
/*
이 부분은 오류가 납니다.
*/
*/

1) 주석의 사용

사용자 삽입 이미지

주석은 위와 같이 자유롭게 사용할 수 있습니다. 소스파일, 함수, 변수에 대한 설명, 주의 사항, 파일 수정 히스토리, 저작권 등 필요에 따라 소스에 추가 할 수 있습니다.

주석을 사용하는 이유는 먼 훗날 다시 소스를 봐야할 경우나, 본인 이외에 다른 개발자가 소스를 손대야 할 경우에 소스 이해에 많은 도움을 줄 수 있습니다.

주석은 타이핑을 해야하는 약간의 노력이 필요하지만, 소스를 볼 때의 편리성에 비하면 작은 노력으로 큰  것을 얻습니다. 필요한 곳에 항상 주석을 붙이는 습관을 들이시기 바랍니다.


2) 코드에 사용

주석은 설명 외에 코드 사이에 주석 처리를 하여 테스트 및 디버깅 시에도 사용할 수 있습니다. 아래는 테스트시 필요에 의해 무조건 1을 반환해야 하는 상황이라 가정하고, 원 코드를 주석처리 해 놓았습니다. 테스트가 끝나면 주석을 제거하고 밑에 라인을 삭제합니다.

int plusNumber(int a, int b)
{
    / *return (a + b); */
    return 1;
}



3) 단일 라인 주석

C++에는 한 줄 주석을 달 수있는 "//"가 추가 되었습니다. 하지만 그 사용의 편리함으로 인해 대부분의 C 컴파일러가 "//" 주석을 지원합니다. 순수 C코드라면 호환성을 위해서 사용하지 않는 것이 좋으나, 필요하거나 편하면 사용해도 무방할 것 같습니다.

"//" 주석은 이름 그대로 "//" 뒤부터 한 라인만 주석처리 됩니다. 간단한 주석이 필요할 때 사용하시면 됩니다.

// a와 b를 더한 값을 반환
int plusNumber(int a, int b)
{
    / *return (a + b); */
    return 1;  // 임시로 테스트
}

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