printf() 함수와 서식문자, 변수와 메모리의 이해

C언어에서 가장 많이 사용하는 출력 함수가 printf다. 이번 시간에는 printf 함수의 다양한 서식문자(%d, %g, %c 등)와 변수와 메모리의 관계, 그리고 실제로 데이터를 어떻게 저장하고 출력하는지 실습 예제와 함께 자세히 알아본다.

1. printf() 함수와 서식문자

• printf 함수는 화면에 문자열, 정수, 실수, 문자 등 다양한 형태의 데이터를 출력한다.
• 서식문자는 %로 시작하며, 출력할 데이터의 타입에 따라 다르게 사용한다.
• 문자열은 큰따옴표(" ")로, 문자 하나는 홑따옴표(' ')로 감싼다.
• \n은 줄바꿈(new line), \t는 탭(tab) 등 특수문자도 함께 쓸 수 있다.

2. 주요 서식문자와 사용 예시

• 정수는 %d, 실수는 %g 또는 %f, 문자는 %c, 문자열은 %s를 사용한다.
• 실수형 데이터를 %d로 출력하면 0이 나오거나 이상한 값이 나올 수 있으니, 반드시 데이터형에 맞는 서식문자를 사용해야 한다.

3. 변수와 메모리의 관계

• 변수는 데이터를 저장하는 메모리 공간이다. 선언할 때 데이터형을 함께 지정한다.
• int a; // 정수형 변수 a 선언 (메모리 공간만 확보)
• a = 10; // 변수 a에 10을 저장 (2진수로 변환되어 메모리에 저장)
• int a = 10; // 선언과 동시에 초기화
• 변수에 값을 넣을 때는 = (대입 연산자)를 사용한다. 오른쪽 값을 왼쪽 변수에 저장한다.
• 하나의 변수는 한 번만 선언해야 하며, 같은 이름의 변수를 중복 선언하면 오류가 발생한다.

4. 데이터의 연산과 출력

• printf 함수의 인자(괄호 안)는 연산이 가능하다. 예를 들어, printf("%d", a+1);처럼 변수의 값을 연산해서 출력할 수 있다.
• 문자열 내의 +, =, * 등은 연산이 아니라 문자 그대로 출력된다.
• 실제 연산은 괄호 밖에서 이루어지고, 결과만 출력된다.

5. 아스키코드와 문자 출력

• 아스키코드는 문자와 숫자를 컴퓨터가 인식할 수 있는 2진수 코드로 변환한 표준이다.
• 예를 들어, 65를 %c로 출력하면 문자 A가 나온다.
• 아스키코드는 문자, 숫자, 특수문자, 제어문자 등 다양한 기호를 7비트(8비트 포함)로 표현한다.
• 패리티 비트는 데이터 전송 시 오류 검출을 위해 1의 개수를 짝수(또는 홀수)로 맞추는 방식이다.

6. 변수 선언, 대입, 메모리 저장 예시

7. 주요 용어 정리

• 서식문자(conversion specifier): 출력 데이터의 형식을 지정하는 기호(%d, %f, %c 등)
• 변수(variable): 데이터를 저장하는 메모리 공간
• 데이터형(data type): 변수에 저장되는 값의 종류(int, double, char 등)
• 아스키코드(ASCII): 문자와 숫자를 2진수로 변환하는 표준 코드
• 패리티 비트(parity bit): 데이터 전송 오류 검출용 비트

정리

 프로그램 구조

컴퓨터 프로그래밍의 시작은 프로그램의 구조와 실행 원리를 이해하는 데서 출발한다. 이 글에서는 C언어의 기본 프로그램 구조와  변수, 출력 함수의 핵심 개념을 실제 코드 예시와 함께 정리한다.

1. C언어 기본 프로그램 구조 이해

• C언어 프로그램의 첫 줄은 #include <stdio.h>로 시작한다.
  • #은 전처리 지시자(preprocessor)로, 컴파일 전에 필요한 파일을 미리 포함시키는 역할을 한다.
  • stdio.h는 표준 입출력 함수들이 들어있는 헤더파일이다. printf, scanf 등 사용 시 반드시 포함해야 한다.
• main 함수는 모든 C 프로그램의 시작점이자 중심이다.
  • 프로그램에는 main 함수가 하나만 존재해야 하며, 프로그램의 실행 흐름을 담당한다.
  • main 함수의 시작과 끝은 중괄호({ })로 감싼다. 중괄호는 반드시 쌍으로 사용해야 한다.
• printf 함수는 화면에 원하는 문자열이나 값을 출력한다.
  • 출력할 문자열은 쌍따옴표(" ")로 감싼다.
  • 문자 하나를 출력할 때는 홑따옴표(' ')를 사용한다.
  • 문장 끝에는 반드시 세미콜론(;)을 붙여야 한다.

2. Dev C++ 프로그램 구조

• Dev C++은 가볍고 강력한 무료 C언어 개발 환경이다.
• 프로그램 설치 후, 새 소스파일을 만들고 아래와 같은 기본 코드를 입력한다.

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello\nWorld!\n");
    return 0;
}

• 실행 결과는 Hello와 World!가 줄을 바꿔서 출력된다.
• \n은 줄바꿈(new line), \t는 탭(tab)으로 출력 위치를 조정한다.

3. 변수와 데이터형, 서식문자

• 변수는 데이터를 저장하는 메모리 공간이며, 데이터형을 지정해야 한다.

• printf에서 %d, %c, %f, %5.2f 등 서식문자를 사용해 변수의 값을 원하는 형태로 출력할 수 있다.

4. 주석과 들여쓰기

• 주석은 코드에 대한 설명을 달 때 사용하며, 프로그램 실행에는 영향이 없다.
• // : 한 줄 주석, /* ... */ : 여러 줄 주석
• 코드의 가독성을 높이기 위해 들여쓰기를 지키는 것을 지향한다.

5. 조건문(if, else)과 중괄호 사용

• 조건문 if는 특정 조건이 참일 때만 코드를 실행한다.
• if (num == 10) { ... } 처럼 ==는 '같다'를 의미하는 비교 연산자이다.
• else if, else를 활용해 다양한 분기 처리가 가능하다.
• 실행할 문장이 2개 이상이면 반드시 중괄호({ })로 묶어야 한다.

6. 용어 정리

• 헤더파일(header file): 표준 함수와 선언이 들어있는 파일, #include로 포함시킨다.
• main 함수: 프로그램의 시작점이자 중심, 반드시 하나만 존재해야 한다.
• printf: 화면에 문자열이나 값을 출력하는 함수
• 변수(variable): 데이터를 저장하는 메모리 공간(이름과 데이터형 필요)
• 주석(comment): 코드 설명, // 또는 /* ... */로 작성
• 세미콜론(;): 명령문 끝, 문장 종료 표시
• 중괄호({ }): 코드 블록의 시작과 끝

정리

2진수 체계와 디지털 코드

1. 2진수 체계의 기본

• 2진수는 0과 1 두 개의 숫자로 모든 수와 정보를 표현하는 체계다.
• 정수부의 각 자리는 오른쪽에서 왼쪽으로 2의 거듭제곱 가중치를 가진다.
• 소수부의 각 자리는 2의 음의 거듭제곱 가중치를 가진다.
• 비트(bit)는 2진수의 최소 단위이며, 바이트(byte)는 8비트로 구성된다.

2. 진법 변환 방법

• 10진수 → 2진수: 정수는 2로 나누기 반복, 소수는 2를 곱하기 반복
• 2진수 → 10진수: 각 자리의 2의 거듭제곱 값을 합산
• 2진수 ↔ 8진수: 2진수 3자리씩 묶어서 변환
• 2진수 ↔ 16진수: 2진수 4자리씩 묶어서 변환

3. 2진수 연산과 보수

• 덧셈/뺄셈: 자리올림, 자리내림 규칙 적용
• 1의 보수: 0↔1로 변환
• 2의 보수: 1의 보수에 1을 더함
• 부호비트: 0(양수), 1(음수)
• 2의 보수 표현은 컴퓨터에서 음수 연산에 가장 널리 사용된다.

4. 디지털 코드와 정보 표현

• BCD(Binary Coded Decimal): 10진수 0~9를 4비트 2진수로 표현, 1010~1111은 무효
• ASCII: 7비트로 영문자, 숫자, 기호를 표현
• 패리티 비트: 오류 검출용 비트(짝수/홀수 패리티)
• CRC: 순환 중복 검사, 오류 검출 코드

정리

신호 변환과 변조

1. 정보, 데이터, 신호의 개념

2. 아날로그와 디지털의 구분

• 아날로그(Analog): 연속적(continuous)이고, 값이 부드럽게 변화한다. 예: 목소리, 음악, 영상, 실수
• 디지털(Digital): 불연속적(discrete)이고, 값이 단계적으로 변화한다. 예: 문자, 정수, 컴퓨터 데이터(0/1)

3. 데이터와 신호의 조합에 따른 변환 방식

4. 디지털 전송: PCM과 라인코딩

• PCM(Pulse Code Modulation): 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 방식이다. 3단계(표본화 Sampling → 양자화 Quantizing → 부호화 Encoding)로 진행된다. 표본화 정리(Nyquist theorem)에 따라 원 신호의 최고 주파수의 2배 이상으로 샘플링해야 한다.
• 라인코딩(Line Coding): 디지털 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 방식이다. Unipolar, Polar(NRZ, RZ, Biphase/Manchester), Bipolar(AMI) 등 다양한 방식이 있다.

5. 아날로그 변조

• AM(Amplitude Modulation): 반송파의 진폭을 정보신호에 따라 변화시킨다.
• FM(Frequency Modulation): 반송파의 주파수를 정보신호에 따라 변화시킨다.
• PM(Phase Modulation): 반송파의 위상을 정보신호에 따라 변화시킨다.

6. 디지털 변조

• ASK(Amplitude Shift Keying): 디지털 데이터에 따라 진폭을 바꾼다.
• FSK(Frequency Shift Keying): 디지털 데이터에 따라 주파수를 바꾼다.
• PSK(Phase Shift Keying): 디지털 데이터에 따라 위상을 바꾼다. BPSK, QPSK, 8-PSK 등으로 확장된다.
• QAM(Quadrature Amplitude Modulation): 진폭과 위상을 동시에 바꾼다. 16-QAM, 64-QAM 등 고속 데이터 전송에 사용한다.
• MSK(Minimum Shift Keying): PSK와 FSK를 결합한 방식으로, 대역폭 효율이 높다.

7. 동기 검파와 비동기 검파

• 동기 검파(Coherent Detection): 송신기와 수신기의 위상을 일치시켜 복조한다. PSK, QAM 등에서 사용한다.
• 비동기 검파(Noncoherent Detection): 위상 정보를 사용하지 않고 복조한다. AM, DPSK, MSK 등에서 사용한다.

8. 주요 용어 및 정리

• CODEC: 아날로그-디지털 변환 및 복원 장치
• DSU: 디지털 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 장치(라인코딩)
• 모뎀(Modem): 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환/복원하는 장치
• Eye Pattern: 디지털 신호의 ISI(Inter Symbol Interference) 측정 그래프
• Nyquist Theorem: 최고 주파수의 2배로 샘플링해야 원 신호 재생 가능

정리

운영체제와 시스템 소프트웨어의 개요

1. 시스템 소프트웨어란?

• 시스템 소프트웨어는 컴퓨터 시스템 전체를 작동시키는 프로그램이다.
• 대표적으로 운영체제(OS)가 있으며, 하드웨어 관리, 자원 할당, 프로그램 실행, 인터럽트 관리, 장치 관리를 담당한다.

2. 시스템 소프트웨어의 구성

3. 언어 번역 프로그램과 서비스 프로그램

• 언어 번역 프로그램: 소스코드를 기계어로 변환(컴파일러, 어셈블러, 인터프리터)
• 서비스 프로그램: 연결 편집기, 정렬/합병, 라이브러리 관리, 유틸리티(에디터, 디버거 등)

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