C(프로그래밍 언어)/문법

1. 개요

2. 기본

3. 편집 지침

{{{#!syntax cpp
#include <stdio.h>
int main()
{
     printf("hello world!\n");
     return 0;
}
}}} 

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
int main()
{
     printf("hello world!\n");
     return 0;
}

4. 컴파일 과정 및 문법적 요소들

• 키워드(keyword)[1]
• 식별자(identifier)
• 상수(constant)
• 문자열 상수(string-literal)
• 구두점(punctuator)

• 수식(Expression)
• 문장(Statement)
• 선언(Declaration)
• 정의(Definition) (엄밀히는 함수 정의(function-definition))

4.1. 어휘 요소(lexical elements)

4.1.1. 키워드(keyword)

auto break case char const
continue default do double else
enum extern float for goto
if inline int long register
restrict return short signed sizeof
static struct switch typedef union
unsigned void volatile while _Bool
_Complex _Imaginary

4.1.2. 식별자(identifier)

static const char __func__[] = "function-name";

4.1.3. 상수(constant)

• 정수 상수(integer-constant)
• 부동형 상수(floating-constant)
• 열거형 상수(enumeration-constant)
• 문자 상수(character-constant)

4.1.4. 문자열 상수(string-literal)

4.1.5. 구두점(punctuator)

[ ] ( ) { } . ->
++ -- & * + - ~ !
/ % << >> < > <= >= == != ^ | && ||
? : ; ...
= *= /= %= += -= <<= >>= &= ^= |=
, # ##
<: :> <% %> %: %:%:

5. 수식(expression)

• Postfix(접미사) operator
• Unary(단항) operator
• Cast(형변환) operator
• Multiplicative(곱셈) operator
• Additive(덧셈) operator
• Bitwise shift(비트 시프트) operator
• Relational(관계) operator
• Equality(동일) operator
• Bitwise AND(비트 AND) operator
• Bitwise exclusiive OR(비트 XOR) operator
• Bitwise inclusive OR(비트 OR) operator
• Logical AND(논리 AND) operator
• Logical OR(논리 OR) operator
• Conditional(삼항조건) operator
• Assignment(할당) operator
• Comma(쉼표, 콤마) operator

5.1. 산술 연산자

5.2. 할당 연산자

5.3. 증감 연산자

#!syntax cpp
int a = 3;   // a := 3
int b = 3;   // b := 3
int x = ++a; // x := 4, a := 4
int y = b++; // y := 3, b := 4

5.4. 비트 연산자

• &: AND
• |: OR
• ^: XOR
• ~: NOT
• >>: 비트를 오른쪽으로 이동
• <<: 비트를 왼쪽으로 이동

[펼치기]

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

void oddOrEven(int n){
    if (n & 1){
        printf("홀수\n");
    }
    else {
        printf("짝수\n");
    }
}

[펼치기]

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

void printBit(int n){
    for (int i = 1 << 7; i >= 1; i >>= 1){
    if (n & i){
      printf("1");
    }
    else {
      printf("0");
    }
  }
  printf("\n");
}

[펼치기]

최솟값

#!syntax cpp
int min(int a, int b){
    return b ^ ((a ^ b) & -(a < b));
}

최댓값

#!syntax cpp
int max(int a, int b){
    return a ^ ((a ^ b) & -(a < b));
}

#!syntax cpp
enum Lights {
  GREEN = 1 << 0, //0b1
  YELLOW = 1 << 1, //0b10
  RED = 1 << 2, //0b100
};
int main(void){
  int flag = 0; //모두 꺼져있는 상태
  flag |= (RED | GREEN); //빨간불과 초록불 켜기
  flag &= ~(RED | GREEN); //빨간불과 초록불 끄기
  flag = ~0; //모든 불 켜기
  flag = 0; //모든 불 끄기
  flag ^= RED; //빨간불의 상태를 바꾸기
  flag = ~flag; //모든 불들의 상태를 바꾸기
  if ((flag & (RED | GREEN)) == (RED | GREEN)){
    //빨간불과 초록불이 동시에 켜져있는지 확인
  }
  if (flag & (RED | GREEN)){
    //빨간불과 초록불 둘 중 하나라도 켜져있는지 확인
  }
//...etc.

5.5. 비교 연산자

5.6. 3항 연산자

5.7. sizeof

5.7.1. 예시

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int a[1000];

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(a));
	return 0;
}

6. 변수, 자료형

• char: -127~127 (적어도 8비트 이상)
• short: -32,767~32,767 (적어도 16비트 이상)
• int: −32,767~32,767 (적어도 16비트 이상)
• long: −2,147,483,647~2,147,483,647 (적어도 32비트 이상)
• long long: −9,223,372,036,854,775,807~+9,223,372,036,854,775,807 (적어도 64비트 이상)

6.1. 기본 데이터 모델

• ILP32: 32비트 윈도를 포함한 대부분의 32비트 시스템
• LP32: 윈도 3.1의 win-16 API, 애플 매킨토시
• LLP64: 64비트 윈도
• LP64: 64비트 리눅스

6.2. 변수 선언

#!syntax cpp

	int a; // 정수형 변수 a를 선언한다.

6.3. 변수 값 변경

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	a = 10;
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 10;
	return 0;
}

6.4. 정수 자료형

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	a = 5.8;
	printf("%d", a);
	return 0;
}

6.4.1. char, signed char, unsigned char

6.4.2. short

6.4.2.1. 예시

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	short a;
	a = 32768;
	printf("%d", a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	short a;
	a = 33;
	printf("%d", sizeof(a));
	return 0;
}

6.4.3. int

6.4.3.1. 예시

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	a = 33;
	printf("%d\n", sizeof(a));
	return 0;
}

6.4.4. long (int)

6.4.5. long long (int)

6.4.6. __int128_t

6.5. 문자 자료형

6.5.1. char

6.5.1.1. 초기화 방법

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	char a;
	a = 'a';
	printf("%c", a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	char a;
	a = 97;
	printf("%c", a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a;
	a = 'HELP';
	printf("%x", a); // 각 문자의 시퀀스인 48454c50 가 출력된다
	return 0;
}

#!syntax cpp
{
	// Undefined behavior, GCC에서 경고
	a = 'HELP';

	// C Conformance에 Compliant 하나 Endianness depend 하므로 x86을 비롯한
	// Little Endian 환경에서 48454c50 (PLEH)가 출력된다.
	a = *(int *)"HELP";

	// 가장 흔하게 사용되는 방법이자 권장되는 방법
	a = ('H' << 24 | 'E' << 16 | 'L' << 8 | 'P' << 0);
}

6.5.1.2. 인코딩 방식

6.5.1.2.1. ASCII 인코딩

6.5.1.2.2. UTF-8 인코딩

6.5.1.3. 예제

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	char a;
	scanf("%c", &a);
	printf("%d", a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	char a;
	a = 97;
	printf("%c", a + 1);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <uchar.h>

int main()
{
	char a[20];

	printf(u8"입력해주세요.\n");
	scanf(u8"%[^\n]", a);
	printf(u8"%s(이)라고 입력하셨습니다.\n", a);

	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <uchar.h>

int main()
{
	char a[]=u8"가";

	printf(u8"%s\n", a);
	printf(u8"총 %ld 바이트\n", sizeof(a));

	return 0;
}

6.5.2. wchar_t

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <wchar.h>

int main()
{
	wchar_t a[20];
	wscanf(L"%s", a);
	wprintf(L"%s", a);
	return 0;
}

6.5.3. TCHAR

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <Wincon.h>

int _tmain(int argc, TCHAR **argv)
{
	TCHAR a[20];
        SetConsoleTitle(_T("tchar test"));
	_tscanf(_T("%s"), a);
	_tprintf(_T("%s"), a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <Wincon.h>

int main(int argc, char **argv)
{
	char a[20];
        SetConsoleTitleA("tchar test");
	scanf("%s", a);
	printf("%s", a);
	return 0;
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <Wincon.h>

int wmain(int argc, wchar_t **argv)
{
	wchar_t a[20];
        SetConsoleTitleW(L"tchar test");
	wscanf(L"%s", a);
	wprintf(L"%s", a);
	return 0;
}

6.5.4. char16_t

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <uchar.h>

int main()
{
	char16_t a[]=u"나무위키 프로그래밍 프로젝트";
	return 0;
}

6.5.5. char32_t

#!syntax cpp
#include <stdio.h>
#include <uchar.h>

int main()
{
	char32_t a[]=U"안녕, 나무위키.";
	return 0;
}

6.6. 실수 자료형

6.6.1. float

6.6.2. double

6.6.3. long double

6.7. void

• 함수를 정의할 때 파라미터에 사용하여 어떠한 인자도 받지 않음을 명시한다. (int foo(void) {...}) 이 void를 생략하면 '(가변인자 함수처럼) 지정되지 않은 타입의 인자를 지정되지 않은 개수만큼 받을 수 있다' 의 의미가 되어 인자를 받아도 컴파일 에러가 발생하지 않는 함수가 정의된다. C++은 생략하여도 '파라미터가 없음'을 의미한다.
• 리턴값이 없는 함수의 자료형으로 쓴다. (void bar(int arg) {...}) 이 경우는 return문을 생략해도 된다.
• 자료형을 모르는 포인터에 임시 자료형으로 부여한다(void*). 예를 들어 stdlib.h에 선언된 qsort 함수는 두 값을 비교하는 함수를 인자로 받는데, 이 함수가 인자로 void*형 2개를 받는다.

6.8. 배열

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[5] = {1,2,3,4,5};
        printf("%d", arr[2]);
}

6.9. 포인터

6.9.1. 예시

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int foo = 3, *ptr;
	ptr = &foo;
	*ptr = 5;
        printf("%d", foo);
}

• 6줄에서 ptr이 변수 foo를 가리키게 설정하였다.
• 7줄에서 ptr이 가리키는 곳, 즉 foo의 값을 5로 바꾼다.
• 8줄에서 foo의 값을 출력한다. foo 자체를 건드리지는 않았지만 7줄에서 포인터 ptr을 통해 간접적으로 조작했으므로 3이 아닌 5가 출력된다.

6.9.2. 함수 포인터

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

void printNamuWiki(void) {
	printf("Welcome to NamuWiki!\n");
}

int main(void)
{
	void (*funcPtr)(void) = &printNamuWiki; // &는 옵션. 
	(*funcPtr)(); // Welcome to NamuWiki! (*는 옵션)
	return 0;
}

6.9.3. 복잡한 선언문 읽기

#!syntax cpp
int (**ptr[10])(void);

6.9.4. 동적 할당

#!syntax cpp
ptr = (자료형*)malloc(할당할 크기);

#!syntax cpp
int *ptr;
ptr = (int*)malloc(배열의 길이 * sizeof(int));

#!syntax cpp
ptr = malloc(배열의 길이 * sizeof(int));

#!syntax cpp
ptr = malloc (배열의 길이 * sizeof *ptr);

#!syntax cpp
free (ptr);

6.10. 혼합형

6.10.1. struct

#!syntax cpp

struct [이름]
{
    <포함될 멤버들>
};

#!syntax cpp

typedef struct _MyStruct
{
    int MyInt;
    short MyShort;
} MyStruct;

MyStruct myVariable; // int가 4바이트, short가 2바이트일 때 MyStruct의 크기는 6바이트

#!syntax cpp
[변수] = {.[멤버명]}
MyStruct mydata = {.MyInt = 1234, .MyShort=4321};
mydata.MyInt;   // 1234
mydata.MyShort; // 4321

6.10.2. union

#!syntax cpp
union [이름]
{
    <포함될 자료형들>
};

#!syntax cpp
// int 가 4바이트고 short가 2 바이트일 때;
typedef union _MyUnion
{
    int MyInt;
    short MyShort;
} MyUnion;

#!syntax cpp
typedef union _MyUnion
{
    int MyInt;
    struct
    {
        short Low;
        short High;
    };
} MyUnion;

6.11. 형변환

#!syntax cpp
([자료형])[변환할 변수]

int MyInt = 1337;
unsigned int MyUnsignedInt;

MyUnsignedInt = (unsigned int)MyInt;

#!syntax cpp
char* ptr;
int MyInt = 0x12345678;

ptr = (char *)&MyInt; // *ptr := 0x78
ptr++                 // *ptr := 0x56
ptr++                 // *ptr := 0x34
ptr++                 // *ptr := 0x12

7. 함수

#!syntax cpp
[함수 지정자] [출력 자료형] [함수 이름](입력 인자)
{
	[함수 내용]
}

#!syntax cpp
int sum(int a, int b)
{
	return a+b;
}

#!syntax cpp
int num;
num = sum(3,5);

#!syntax cpp
extern void MyExternFunction(){...} // 소스코드 내에 함수가 정의되어 있다면 해당 함수의 심볼이 바이너리의 export 테이블에 노출되며 .dll, .so와 같은 라이브러리의 형태를 띄고 있을 경우 외부에서 해당 함수에 접근이 가능하다. 만약 함수의 내용이 정의되어 있지 않고 형태만 선언되어 있다면 외부에서 심볼을 찾아서 링크한다.
static void MyStaticFunction(){...} // 스태틱 함수를 선언한다. static 함수는 외부에서 접근하지 못한다.
inline void MyInlineFunction(){...} // [[인라인 함수]]를 선언한다. Static과 달리 컴파일러가 상황에 따라서 해당 함수의 내용을 별도의 스택프레임을 생성하지 않고 한 코드에 포함시킨다.

7.1. main 함수

#!syntax cpp
int main()
{
	[실행할 코드]
	return 0;
}

#!syntax cpp
int main(int argc, char* argv[], char* envp[])
{
	[함수 내용]
	return 0;
}

7.1.1. wmain 함수

#!syntax cpp
int wmain(int argc, wchar_t* argv[], wchar_t* envp[])
{
	[함수 내용]
	return 0;
}

7.2. 내장 연산자

7.3. 헤더 파일

#!syntax cpp 
#include <헤더 파일 이름>

7.4. 표준 라이브러리 함수 일람

• assert.h
• complex.h
• ctype.h
• errno.h
• fenv.h
• float.h
• inttypes.h
• iso646.h
• limits.h
• locale.h
• math.h
• setjmp.h
• signal.h
• stdalign.h
• stdarg.h
• atdatomic.h
• stdbool.h
• stddef.h
• stdint.h
• stdio.h
• stdlib.h
• stdnoreturn.h
• string.h
• tgmath.h
• thread.h
• time.h
• uchar.h
• wchar.h

7.4.1. assert.h

#!syntax cpp
assert([조건식]);
#ifdef NDEBUG
#undef NDEBUG
#endif // NDEBUG
#include <assert.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    assert(argc > 1); // argc가 1보다 작다면 런타임 라이브러리에서 오류 메세지를, 그렇지 않으면 그대로 진행한다.
    return 0;
}

7.4.2. 입/출력 함수 (stdio.h)

7.4.2.1. printf

7.4.2.1.1. 기본 문법

7.4.2.1.2. 리터럴

• 없음: ASCII 인코딩
• u8: UTF-8 인코딩

7.4.2.1.3. 서식 지정자

• %%: '%' 문자. 문자열에 % 하나만 써 놓으면 서식 지정자로 취급되어 출력되지 않기 때문에 이렇게 써야 한다.
• 정수
• %d: 부호 있는 정수를 10진수(decimal)로 출력. 아래와 같이 별도 설정을 하지 않으면 int형의 범위 내에서 출력된다.
• %hhd: char형
• %hd: short형
• %ld: long int형
• %lld: long long int형
• %u: 부호 없는(unsigned) 정수를 10진수로 출력. %d처럼 자료형의 길이를 지정할 수 있다.
• %x/%X: 부호 없는 정수를 16진수(hexadecimal)로 출력.
• %o: 부호 없는 정수를 8진수(octal)로 출력.
• 소수
• %f/%F: xxx.xxxx... 형태로 출력. 아래와 같이 별도 설정을 하지 않으면 double형으로 취급된다. 무한대나 NaN이 저장되어 있을 경우 %f와 %F 중 무엇을 쓰느냐에 따라 대소문자가 바뀐다.
• %lf: %f와 같다.
• %Lf: long double형
• %g: 뒤의 의미없는 0을 생략한다.
• %e/%E: 지수 표기법(x.xxxE[+/-]xx)으로 출력. 예를 들어 150은 1.5e02로 출력된다.
• %a/%A: 16진수로 출력. 0x로 시작한다.
• 문자열
• %c: 문자 하나(char)를 출력
• %s: 문자열(char[])을 출력

• %+f: 양수일 경우 왼쪽에 +를 붙인다.
• % f: 양수일 경우 왼쪽에 띄어쓰기를 1칸 붙인다. +가 있을 경우 무시한다.
• %(숫자)f: 최소한 (숫자)만큼의 길이로 출력한다. 길이가 짧을 경우 왼쪽에 부족한 만큼 띄어쓰기를 한다. 예를 들어 5를 %3d로 출력하면 __5(띄어쓰기 대신 언더바를 붙였음)가 된다.
  숫자가 올 자리에 *를 쓰면 인자로 받은 변수만큼의 길이로 출력한다. 예를 들어 printf("%*d", 4, 12);의 출력값은 __12이다.
• %0(숫자)f: 위와 같지만, 왼쪽에 부족한 만큼 0을 붙인다. 예를 들어 5를 %03d로 출력하면 005가 된다. 위와 같이 *를 쓸 수 있다.
• %.(숫자)f: 소수점 아래 (숫자)자리에서 반올림해서 출력한다. 문자열에 사용할 경우 (숫자)글자만큼만 출력된다. 예를 들어 0.1234를 %.2f로 출력하면 0.12가 된다. 위와 같이 *를 쓸 수 있다.

7.4.2.2. scanf

7.4.2.2.1. 서식 지정자

7.4.2.3. 파일 입출력

7.4.2.3.1. fopen, fclose, fread, fwrite

#!syntax cpp
    FILE* fopen(const char* [파일 경로], const char* [모드]);

• r 읽기 - 파일이 없으면 오류
• w 쓰기 - 파일이 없으면 생성 있으면 덮어쓰기
• a 이어쓰기 - 파일이 없으면 새로 생성, 그렇지 않다면 파일의 끝부분 부터 이어쓰기하게 된다.
• r+ 읽고 쓰기 - 파일이 없으면 오류
• w+ 읽고 쓰기 - 파일이 없으면 생성 있으면 덮어쓰기
• a+ 이어쓰기 - 파일이 없으면 새로 생성, 그렇지 않다면 파일의 끝부분 부터 이어쓰기하게 된다.

#!syntax cpp
    int fclose(FILE*);

#!syntax cpp
size_t fread(void* [버퍼], size_t [크기], size_t [갯수], FILE* [파일 객체]);
size_t fwrite(const void* [버퍼], size_t [크기], size_t [갯수], FILE* [파일 객체]);

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

  const char *DefaultFilePath = "Untitled.txt";
  const char  DefaultString[] = "Hello World!";
FILE* MyFile;

int main()
{
  char        buffer[32];
  FILE        *MyFile;

  MyFile = fopen(DefaultFilePath, "w+"); // 파일을 연다.
  if (!MyFile) // 위에서 filename을 열거나 생성하지 못했으면 NULL을 반환하므로
               // 이를 확인한다.
  {
    printf("Unable to create file: %s\n", DefaultFilePath);
    return 1;
  }
  fwrite(
      DefaultString, // 버퍼
      sizeof(DefaultString) - 1, // 크기
      1, // 갯수
      MyFile // 파일
      ); // MyFile에 DefaultString의 sizeof(DefaultString) - 1 만큼의 내용을 쓴다.
  fseek(
      MyFile,
      0,
      SEEK_SET); // 파일에 기록될때 순차적으로 기록되어 커서가 맨 뒤로 가 있는
                 // 상태이다. 파일을 읽기 위해 커서를 맨 앞으로 가져온다.
  fread(
      buffer,
      sizeof(DefaultString) - 1 > BUFFERSIZE ? BUFFERSIZE - 1
                                             : sizeof(DefaultString) - 1,
      1,
      MyFile); // 파일을 읽어 buffer에 쓴다.
  fclose(MyFile); // 파일 객체를 닫는다.
  printf("%s\n", buffer); // 파일을 읽을때 사용한 버퍼의 내용을 출력
}

8. 반복문

8.1. for

#!syntax cpp
exp1;
while(exp2)
{
    statement;
    exp3;
}

8.2. while

8.3. do-while

9. 무조건 분기문

9.1. goto

#!syntax cpp
label:
...

goto label;

9.2. break

9.3. continue

9.4. return

10. 조건 분기문

10.1. if [else]

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
　int a; // 수를 입력할 버퍼를 정의한다.
　printf("수를 하나 입력하시오\n");
　scanfs("%d", &a); // 버퍼에 수를 입력받는다.
　　if(a%2==1) // 버퍼 a를 2로 나눴을 때 나머지가 1이면 T, 0이면 F가 반환된다.
　　　printf("입력한 수 %d는 홀수입니다.", a); // 조건식에서 T가 반환되었을 때 실행되는 부분.
　　else
　　　printf("입력한 수 %d는 짝수입니다.", a); // 조건식에서 F가 반환되었을 때 실행되는 부분.
}

#!syntax cpp
#include <stdio.h>

int main()
{
　int a, b; // 정수값을 입력할 변수를 정의한다.
　char op; // 연산자를 입력받을 변수를 정의한다.
　printf("정수값을 둘 입력하시오\n");
　scanfs("%d %d", &a, &b); // 변수에 수를 입력받는다.
　fflush(stdin); // C언어의 특성상 숫자를 문자보다 먼저 입력받을 경우 버퍼를 클리어해야 한다.
　printf("연산자를 입력하시오. 입력할 연산자는 +, -, *, /의 4가지.\n");
　scanfs("%c", &op); // 변수에 문자값을 입력받는다.
　　if(c=='/') // div0을 막기 위해서 먼저 나눗셈을 정의한다.
　　　　{if(b!=0) //제수가 0이 아닐 경우
　　　　　printf("%d / %d=%.3f", a, b, (float)a/b); // %.3f : 소수점 아래 3자리까지만 표시.
　　　　else //제수가 0일 경우
　　　　　{printf("0으로 나눌 수 없습니다");};};//0으로 나눌 수 없다고 경고
　　else if(c=='+') // 나눗셈이 아니면 덧셈을 정의.
　　　　{printf("%d+%d=%d", a,b, a+b);}
　　else if(c=='-') // 덧셈이 아니면 뺄셈을 정의.
　　　　{printf("%d-%d=%d", a,b,a-b);}
　　else if(c=='*') // 뺄셈도 아니면 곱셈을 정의.
　　　　{printf("%d*%d=%d", a,b, a*b);}
}

10.2. switch ... case ...

#!syntax cpp
switch(exp)
{
    case A:
        statementA;
    case B:
        statementB;
        break;
    default:
        statementDefault;
        break;
};

11. 기타 표준 라이브러리의 기능

11.1. stdbool.h

12. 관련 문서

• C++/문법
• C#/문법