프리 프로세서는 컴파일에 앞서 소스 코드를 지시된 내용에 따라 미리 처리하는 프로세서이다. 이 프리 프로세서에 지시를 주는 제어문으로서 ＃로 시작하는 몇 가지 문이 있지만, 본 내용에서는 가장 대표적인 ＃include와 ＃define 에 관해서 설명한다. 또 인수를 포함하는 매크로에 관해서도 설명한다.
1. 프리 프로세서
프리 프로세서란 컴파일에 앞서서 소스 코드를 지정된 내용에 따라 전환된 값으로 처리하는 과정이다. 이렇게 바꾸어 쓰는 내용은 앞에서도 설명하였지만, #include나 ＃define과 같은 ＃으로 시작되는 문이다. 이러한 것들을 프리 프로세서(pre-processor) 제어문이라고 한다.
Turbo C의 프리 프로세서 제어문은 다음과 같다.
＃define ＃ifdef
＃elif ＃ifdef
＃else ＃include
＃endif ＃line
＃error ＃pragma
＃if ＃undef
2. #include
＃include 는 이 위치에 지정한 파일을 포함시키는 것으로
＃include < 파일명>
또는
＃ include "파일명"
라고 표시한다.
<파일명>과 "파일명"과의 차이는 파일 탐색 과정이 다르다. <파일명>을 지정하면, 표준 디렉토리만을 찾는다. 또 "파일명"을 지정하게 되면 처음에는 현재 사용 중인 디렉토리를 찾고, 없으면 표준 디렉토리를 찾는다.
통상 들어가는 파일은 ＃define, 외부 변수, 함수의 형 선언이 들어간다. 이것을 헤더파일이라고 부르지만, C의 문법에 따르고 있으면 무엇이던지 가능하다.
/* file 'mytype.h' */
#define BOOL int
#define TRUE 1
#define FALSE 0
/* file 'test.c' */
#include "mytype.h"
BOOL whitespace(c)
char c;
{
if ( c == ' ' || c == '\n' || c == '\t' )
return TRUE;
else return FALSE;
}
확인 문제 1
/* #define과 #include 지시문을 사용한 예제 프로그램 */
#include <stdio.h>
#include "condition.txt"
main( )
{
while(printf("Input two integers: "), scanf("%d %d", &a, &b) == TRUE)
{
CONDITION(a, b);
if(a < b ) WRITE_1(a, b);
else WRITE_2(a, b);
}
}
3. #define
(1) 단순한 치환
＃define을 사용한 단순한 치환은 다음과 같다.
＃define 기호상수 문자열
프리 프로세서는 ＃define으로 정의되어 있는 기호 상수를 소스 파일에서부터 찾아 그것을 모두 문자열로 치환한다. 기호 상수와 문자열 사이는 하나 이상의 공간이나 탭으로 구분한다. 또 소스 파일 내의 기호 상수는 일반 변수와 혼동되지 않도록 다음과 같이 대문자로 쓰는 경우가 많다. ＃define은 프로그램 본체 중에서 특정한 값을 치환하지 않고 처리하는데 편리하다.
#define PI 3.14
#define MAX 100
#define YES 1
#define NO 0
예를 들어, 다음과 같은 성적 처리 프로그램을 생각하자.
＃define STUDENT 40
main( )
{
for(k = 1; k <= STUDENT; k++)
for(j = 1 ;j < STUDENT; j++)
만약에 STUDENT를 사용하지 않고 프로그램 몸체에 직접 40을 넣으면 학생수의 변동에 따라 40을 바꾸어야만 하는 경우가 생긴다. 바꿀 경우 40 대신에 기호 상수 STUDENT를 사용하면 ＃define 부분만을 수정하면 된다.
확인 문제 2
/* 선행처리기 연산자 #을 사용한 대치 문자열의 확장 */
#include <stdio.h>
#define PRINT(data) printf(#data" is %d\n", data)
int main(void)
{
int temp = 25;
PRINT(temp);
PRINT(temp * 2);
PRINT(5 + 5);
return 0;
}
확인문제 3
/* 선행 처리 지시문 #deine을 사용한 예제 프로그램 */
#include <stdio.h>
#define BEL '\007'
#define BEGIN {
#define END }
#define STRING "This is a sample program about preprocessor"
#define LOOP while
#define WRITE printf
#define SUM (i + 10)
main( )
BEGIN
int i, j;
WRITE("%s\n", STRING);
i = 0;
LOOP(i <= 2)
BEGIN
WRITE("%c%c%c%d\n", BEL, BEL, BEL, SUM * 10);
i++;
END
END
(2) 인수 포함 매크로
＃define문을 사용해서 인수를 포함하는 매크로를 정의한다.
매크로명 매크로 정의 본체
＃define upper(×) ((×-('a'-'A'))
형식인수 형식인수
라고 정의하고, 프로그램 내에서
upper('c')
라고 매크로 호출하면 프리 프로세서는 이것을
(('c')-('a'-'A'))
라고 전개한다.
일반적으로 인수를 포함한 매크로 정의는
＃define 매크로명(형식인수) 형식인수를 포함한 매크로 정의 본체
라고 표시되며 매크로는
매크로명(실인수)
로 실행된다. 이렇게 하여 매크로 호출 위치에 매크로 정의 본체가 전개된다.
매크로를 정의할 때 매크로명과 ()의 사이에 공백을 두면 안 된다. 예로 ＃define upper(X) 등으로 정의하면 (X)는 인수가 아니라 치환된 문자열이라 판단된다. 인수가 복수일 때는 콤마(,)로 분리한다. 예를 들어,
＃define example(x,y) (x)*(x)+(y)*(y)
로 정의된 매크로를 다음과 같이 호출하면
a = example(1.0, 5.0)
a에 (1.0)²+(5.0)²의 값이 들어간다. 일반적으로 매크로 정의 본체에 사용되는 인수는 안전을 위해 ()으로 묶는 것이 좋다. 예를 들면,
＃define abc(X) X*5
라고 정의하고
abc(a+10)
라고 호출하면
a+10*5
와 같이 의도하는 의미와 다르게 전개되어 실행되지만
＃define abc(X) (X)*5
라고 정의하면,
(a+10)*5
와 같이 원래의 의도대로 전개된다.
예제 1. 절대값을 구하는 매크로 abs(X)를 작성하여라.
● 프로그램
＃include <stdio.h>
＃define abs(X) ((X)>0) ? (X) : -(X))
main( )
{
printf("int data abs ;％d\n", abs(-10));
printf("double data abs ; ％f\n", abs(-10.0));
}
● 결과
int date abs ; 10
double data abs ; 10.000000
확인문제 4
/* 전달 인수를 갖는 매크로 형식을 사용한 예제 프로그램 */
#include <stdio.h>
#define INCREMENT(x) x+1
#define DECREMENT(y) y-1
main( )
{
int i = 111, j = 222;
printf("%d === %d\n", i, INCREMENT(i));
printf("%d === %d\n", j, DECREMENT(j));
}
확인문제 5
#define PI 3.14159
#define MAX(x, y) (x > y) ? x : y
#define SQUARE(x) (x * x) /* ==> ((x) * (x)) */
#define CIRCLE_AREA(r) (2 * PI * r)
main()
{
int i = 5;
float area;
printf("%d\n", MAX(i, 10));
area = CIRCLE_AREA((float) i);
printf("%5.2f\n", area);
while (i) /* squares of i from i to 1 : ERROR? */
printf("%d\n", SQUARE(i--));
}
응용문제 1
※ 위 while문을 debugging 하시오.
while (i--) printf("%d\n", SQUARE(i+1)); /* ERROR? */
응용문제 2
※ SQUARE(x)를 (x * x)로 하는 것과 x * x로 할 때 차이점은?
100 / SQUARE(5)
(3) 매크로와 함수
인수를 포함하는 매크로와 함수는 비슷한 기능을 갖고 있다. 예를 들어, 절대값을 구하는 매크로는
＃define abs(X) ((X)>0?(X):-(X))
라고 표현되지만 이것을 함수로 쓰면
abs(int X)
{
return(X>0 ? X : -x);
}
라고 표현된다.
예제 1에서와 같이 매크로의 인수는 형을 가지지 않는 단순한 문자열이기에 동일한 abs(X)이고 X가 정수이던 실수이던 절대값을 구할 수가 있다. 그러나 함수로는 함수형과 인수형을 정하고 그 형만 취급한다. 그러나 매크로에도 결점은 있다. 예를 들면
abs(X++)
라고 매크로 호출하면
(X++)>0 ?(X++):-(X++)
라고 전개되어 X++가 두 번 실행된다. 이것을 매크로 부작용이라고 한다.
매크로와 함수의 차이점을 정리하면 다음과 같다.
-
매크로의 인수는 형을 갖지 않으므로 어떤 형에도 적용되지만 함수는 형에 의존한다.
-
매크로 전개는 그 위치에서 매크로 본체를 바꾸어 넣기 때문에 호출된 횟수만큼 in-line 코드가 생성되어 메모리는 낭비되지만 실행시의 함수 호출과 같은 overhead가 없다.
-
매크로는 한 줄에서 쓸 수 있는 범위(＼을 행 끝에 위치하고 다음 행에서 계속 할 수 있다)에 국한되므로 복잡한 처리는 할 수 없다.
-
매크로는 인수 전달 방법에 의한 부작용을 일으킬 때가 있다.
※ macro는 memory 낭비 대신 실행이 빠르고, 함수는 memory 절약 대신 실행이 늦다.
4. 기타 : #undef, #if, #ifdef, #ifndef, #else, #endif
#undef --- #define에 의하여 정의된 이름을 해제한다.
#define MAX 100
#define PI 3.14
...... /* MAX는 100으로 정의됨 */
#define MAX 200
...... /* MAX는 200으로 중복 정의됨 */
#undef MAX
...... /* MAX는 100으로 정의됨 */
#ifdef, #ifndef, #if, #else, #endif
#ifdef MAVIS
#include "horse.h"
#define STABLES 5
#else
#include "cow.h"
#define STABLES 15
#endif
#if SYS = "IBM"
#include "ibm.h"
#endif
확인문제 6
/* #ifdef 지시문을 사용한 조건부 컴파일 */
#include <stdio.h>
#define DEBUG
#define COUNT 4
int main(void)
{
int i;
int total = 0;
for (i = 1; i <= COUNT; i++)
{
#ifdef DEBUG
total += i * 3;
printf("[%d] partial sum1 = %d\n", i, total);
#else
total += i * 5;
printf("[%d] partial sum2 = %d\n", i, total);
#endif
}
printf("total = %d\n", total);
total = 0;
#undef DEBUG
for (i = 1; i <= COUNT; i++)
{
#ifdef DEBUG
total += i * 3;
printf("[%d] partial sum1 = %d\n", i, total);
#else
total += i * 5;
printf("[%d] partial sum2 = %d\n", i, total);
#endif
}
printf("total = %d\n", total);
return 0;
}
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