2장: 첫 번째 프로그램

The C Programming Language은 "hello, world"를 지나 첫 번째 본격적인 장을 섭씨-화씨 변환 표로 엽니다. 첫 프로그램으로 좋은 선택입니다 — 한 화면에 들어갈 만큼 작으면서도, 변수, 반복문, 서식 있는 출력, 약간의 산술 연산을 한꺼번에 다룰 만큼은 큽니다. 이번 장에서는 SafeC로 같은 프로그램을 작성한 다음, 실제로 쓸 만한 작은 커맨드라인 도구로 확장해 봅니다.

변환

화씨와 섭씨는 F = C * 9/5 + 32라는 관계로 이어져 있습니다. 단일 변환은 다음과 같습니다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc < 2) {
        unsafe { printf("usage: %s <celsius>\n", argv[0]); }
        return 1;
    }
    double c;
    unsafe { c = atof(argv[1]); }
    double f = c * 9.0 / 5.0 + 32.0;
    printf("%.1f C = %.1f F\n", c, f);
    return 0;
}

$ safeguard run -- 100
100.0 C = 212.0 F

짚고 넘어갈 만한 것이 두 가지 있는데, 둘 다 SafeC 코드에서 계속해서 보게 될 것들입니다.

unsafe { printf("...", argv[0]); }. argv는 원시 char**입니다 — SafeC의 컴파일 타임 추적이 전혀 붙어 있지 않은 평범한 C 스타일 포인터입니다 (커맨드라인 인자는 OS에서 오는 것이라, 컴파일러가 검증할 수 있는 범위 밖에 있습니다). 원시 포인터를 인덱싱하는 것(argv[0], argv[1])은 역참조와 마찬가지로 unsafe가 필요합니다 — 5장에서 그 이유를 완전히 설명합니다. 지금은 "원시 포인터를 건드리려면 unsafe가 필요하다"는 경험 법칙만 기억해 두세요.

atof(argv[1])을 double c = atof(argv[1]);처럼 바로 대입하지 않고 별도의 unsafe { c = ...; } 문으로 감싼 이유는 순전히 unsafe한 연산(argv를 인덱싱하는 것)이 어디서 일어나는가에 관한 것입니다 — atof 호출 자체는 unsafe하지 않고, argv[1]을 읽어서 인자를 얻는 부분만 unsafe하므로, 대입은 블록 안에 있어야 하지만 선언은 그럴 필요가 없습니다.

값 하나에서 표로

K&R의 버전은 값 하나를 변환하는 대신 표 전체를 출력합니다. for 반복문으로 그렇게 만들어 봅시다.

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Celsius  Fahrenheit\n");
    for (int c = 0; c <= 100; c = c + 10) {
        double f = (double)c * 9.0 / 5.0 + 32.0;
        printf("%7d  %10.1f\n", c, f);
    }
    return 0;
}

Celsius  Fahrenheit
      0        32.0
     10        50.0
     20        68.0
     30        86.0
     40       104.0
     50       122.0
     60       140.0
     70       158.0
     80       176.0
     90       194.0
    100       212.0

c는 int로 선언되어 있고(정수 단위 단계가 표를 더 깔끔하게 만듭니다), 따라서 (double)c는 부동소수점 연산 전에 그것을 double로 캐스팅합니다 — SafeC는 일반 C의 통상적인 산술 변환 규칙이 몸에 밴 습관으로 기대하게 만드는 것과 달리, int를 double로 암묵적으로 확장해 주지 않습니다. 크기나 부호가 다른 숫자 타입 사이의 모든 변환은 명시적으로 작성해야 합니다. 이 규칙은 앞으로도 계속 마주치게 될 것이며, 공통 개념에서 어떤 변환이 암묵적이고 어떤 것이 아닌지 정확히 다룹니다.

작은 도구: 여러 값을 한 번에 변환하기

실제 커맨드라인 도구는 보통 인자를 하나 이상 받습니다. argv를 순회하면 원하는 만큼 많은 값을 처리하는 변환기를 만들 수 있습니다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc < 2) {
        unsafe { printf("usage: %s <celsius>...\n", argv[0]); }
        return 1;
    }
    for (int i = 1; i < argc; i = i + 1) {
        double c;
        unsafe { c = atof(argv[i]); }
        double f = c * 9.0 / 5.0 + 32.0;
        printf("%.1f C = %.1f F\n", c, f);
    }
    return 0;
}

$ safeguard run -- 0 100 37
0.0 C = 32.0 F
100.0 C = 212.0 F
37.0 C = 98.6 F

--가 중요합니다: 이는 safeguard run에게 "이 뒤에 오는 모든 것은 safeguard 자체가 아니라 실행되는 프로그램에 대한 인자다"라고 알려줍니다 — 이것이 없으면 safeguard는 0, 100, 37을 자신의 플래그로 해석하려 들 것입니다.

아직 다루지 않은 것

이 프로그램은 동작하긴 하지만 입력을 검증하지 않으며(숫자가 아닌 인자는 조용히 0.0으로 변환되는데, 이는 atof가 파싱할 수 없는 입력에 대해 그렇게 동작하기 때문입니다 — SafeC 고유의 동작이 아니라 순수 C의 atof가 그렇습니다), SafeC 자체의 더 안전한 컬렉션 타입 대신 원시 C 스타일 배열(argv)을 사용합니다. 둘 다 의도적인 것입니다 — 이 장의 목표는 편집-컴파일-실행 루프와 unsafe를 살짝 맛보는 것이지, 견고한 에러 처리나 SafeC의 표준 라이브러리가 아니었습니다. 에러 처리와 표준 라이브러리 레퍼런스는 여러분이 언어를 더 많이 익힌 뒤, 나중에 다룹니다. 다음으로 공통 개념에서는 이 첫 두 장보다 더 체계적으로 SafeC 기본 어휘의 나머지 — 타입, 연산자, 제어 흐름 — 를 채워 나갑니다.