C // 선행처리기와 매크로

선행처리기

실행파일이 만들어지기까지 소스파일 -> 선행처리기 -> 컴파일러 -> 링커 -> 실행파일.exe 가 이루어지는데, 여기서의 선행처리기를 말한다. 컴파일 이전에 선행처리를 거친다.

컴파일 과정을 거치게 되면 바이너리 데이터로 이루어진 오브젝트 파일이 생성된다. 하지만 선행처리의 과정을 거쳐서 생성되는 파일은 그냥 소스파일 일 뿐이다.

선행처리기가 하는 일은 프로그래머가 삽입해 놓은 선행처리 명령문대로 소스코드의 일부를 수정할 뿐인데, 여기서 수정이란 단순치환(substitution)의 형태를 띤다.

#define PI 3.14

" PI를 만나면 3.14로 치환하라 "

선행처리 명령문은 # 문자로 시작하며, 컴파일러가 아닌 선행처리기에 의해서 처리되는 문장이기 때문에 명령문의 끝에 세미콜론을 붙이지 않는다.

소스코드의 모든 PI는 3.14 로 바뀌게 된다. 이는 컴파일 되기 이전에 선행처리를 거치는 단계이다.

선행처리 명령문

매크로 상수

#define PI 3.14

#define : 지시자, 이어서 등장하는 매크로를 마지막에 등장하는 매크로 몸체로 치환하라

PI : 매크로

3.14 : 매크로 몸체

결과적으로 PI라는 이름의 매크로는 상수 3.14가 된 셈이다. 이를 매크로 상수라고 한다.

ex)

#include<stdio.h>
#define NAME "홍길동"
#define AGE 24
#define PRINT_ADDR puts("주소 : 세종시 종촌동")
 
int main()
{
    printf("이름: %s \n", NAME);
    printf("나이: %d \n", AGE);
    PRINT_ADDR;
    
    return 0;
}

출력결과

이름: 홍길동 

나이: 24 

주소 : 세종시 종촌동

매크로의 이름은 대문자로 정의하는 것이 일반적이다.

매크로 함수

#define SQUARE(X) X*X

위의 문장은 아래와 같이 해석된다.

위 매크로를 접한 선행처리기는 SQUARE(X)와 동일한 패턴을 만나면 무조껀 X*X로 치환해버린다.

SQUARE(123);     =>     123 * 123;

SQUARE(NUM);   =>    NUM * NUM;

이렇게 선행처리기에 의해서 변환되는 과정 자체를 가리켜 ' 매크로 확장 ' 이라고 한다.

ex)

#include<stdio.h>
#define SQUARE(X) X*X
 
int main()
{
    int num = 20;
    
    // 정상출력
    printf("Square of num : %d \n",SQUARE(num));
    printf("Square of -5 : %d \n",SQUARE(-5));
    printf("Square of 3.5 : %g \n",SQUARE(3.5));
    
    // 비정상출력
    printf("Square of 3+2 : %d \n",SQUARE(3+2));
    
    return 0;
}

Square of num : 400 

Square of -5 : 25 

Square of 3.5 : 12.25 

Square of 3+2 : 11 

출력이 잘 되다가 14행을 보면 25를 기대했지만, 11이 나와버렸다. 이는 3 + 2 * 3 + 2 를 해버리기 때문에 11이 나온 것이다.

SQUARE((3+2));    ==> (3+2) * (3+2) = 25;

이렇게 바꾸면 정상출력이 된다. 하지만 이는 프로그래머에게 주의를 요하는 형태이기 때문에 안정적이지 못하다.

해결책은 매크로의 몸체에 괄호를 마구 치면 된다.

#define SQUARE(X) (X)*(X)

이렇게 하면

(3+2) * (3+2) 로 치환이 된다. 하지만 다음 문장을 보자.

int num = 120 / SQUARE(2);

위의 문장은 int num = 120 / (2) * (2) 가 되어 나눗셈을 먼저 하고 다시 2를 곱하여 120이 나오게 된다.

이제 모든 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같이 매크로 함수를 정의해야 한다.

#define SQUARE(X) ((X)*(X))

X 같은 치환대상 하나하나에 괄호를 하고, 반드시 전체를 괄호로 한번 더 묶어줘야 한다.

매크로 정의 시 먼저 정의된 매크로도 사용이 가능하다.

ex)

#include<stdio.h>
#define PI 3.14
#define PRODUCT(X, Y) ((X)*(Y))
#define CIRCLE_AREA(R) (PRODUCT((R), (R)) * PI)
 
int main()
{
    double rad = 2.1;
    printf("반지름 %g인 원의 넓이 : %g \n", rad, CIRCLE_AREA(rad));
 
    return 0;
}

출력결과

두 개의 정수 입력 : 3 5

3 + 5 = 8 

10 ~ 12행 : #if문 뒤에는 반드시 #endif문이 등장해야 하고, 이 두 지시자 사이에 존재하는 코드는 조건에 따라서 삽입 및 삭제가 된다. 즉, 10행의 if문이 참이라면 이어서 등장하는 #endif 사이에 있는 코드가 삽입이 되고, 거짓이면 삭제가 된다.

14 ~ 16행 : if MIN이 참이면 실행이 되는데, 거짓이므로 삭제가 됨.

#ifdef ... #endif : 정의되었다면

#ifdef는 매크로가 정의되었느냐, 정의되지 않았느냐를 기준으로 동작한다.

ex)

#include<stdio.h>
//#define ADD 1
#define MIN 0
int main()
{
    int num1, num2;
    printf("두 개의 정수 입력 : ");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);
    
#ifdef ADD // ADD가 정의되었다면
    printf("%d + %d = %d \n", num1, num2, num1+num2);
#endif
    
#ifdef MIN // MIN이 정의되었다면
    printf("%d - %d = %d \n", num1, num2, num1-num2);
#endif
    
    return 0;
}