루프와 관계 표현식 1 : for 루프 1 - for문에서 증감/감소 연산자까지

이제 드디어 새로운 단원 학습에 들어간다. 이 책에는 for문부터 나와있어 이 부분부터 학습해야 할 것 같다. 다른 책에 보면 if문과 switch문에 가장 앞에 등장한다.
이번 포스트에서는 for문에 대해서만 알아보기로 하자. 이것 하나만 해도 분량이 정말 많다.

컴퓨터로 데이터를 처리하려면 반복적인 동작을 수행하거나, 조건을 판단하여 의사를 결정할 수 있는 도구가 필요하다. C++은 for, while, do while, if 구문, switch 구문과 같은 도구들을 제공한다.

프로그램을 제어하는 이러한 구문에서는 관계 표현식과 논리 표현식을 사용한다.

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1. for 루프 1

프로그래밍을 하다 보면 배열의 원소들을 하나씩 모두 더하거나 문자열을 여러 번 출력하는 등의 반복적인 작업을 수행해야 할 때가 많다. for 루프를 사용하면 이러한 반복 작업을 쉽게 처리할 수 있다.

 

예제 1번 : forloop.cpp

// for 루프

#include <iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	int i;				// 카운터를 선언한다
	// 초기화, 조건 검사, 갱신
	for (i = 0; i < 5; i++)
		cout << "C++가 루프를 사용합니다.\n";
	cout << "루프를 언제 끝내야 하는지 C++는 알고 있습니다.\n";
	return 0;
}

 

이 루프는 정수 i를 0으로 설정하는 거부터 시작한다. 그리고 나서 프로그램은 루프 조건 검사 부분에서 i가 5보다 작은지 검사한다.
이 조건을 만족하면 루프 몸체라고 부르는 다음과 같은 구문을 수행한다.

cout << "C++가 루프를 사용합니다.\n";

 

루프의 갱신 부분은 증가 연산자라고 부르는 ++ 연산자를 사용한다. 이 연산자는 피연산자의 값을 1만큼 증가시킨다.

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for 루프의 각 부분

 

for 루프는 단계적인 처리를 통해 반복 작업을 수행한다. for 루프를 구성하는 각 부분은 순서대로 다음과 같은 단계를 처리한다.

1. 조건 검사에 사용할 카운터 값을 초기화한다.
2. 루프를 진행할 것인지 조건을 검사한다.
3. 루프 몸체를 수행한다.
4. 카운터 값을 갱신한다.

 

C++는 몸체 안에 여러 개의 구문이 사용되었을 경우에도 for 루프 전체를 하나의 구문으로 간주한다.
초기화는 처음에 단 한 번만 수행한다.

 

 

예제 2번 : num_test.cpp

// for 루프의 조건 검사에 수치를 직접 사용한다

#include <iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	cout << "카운트 시작값을 입력하십시오: ";
	int limit;
	cin >> limit;
	int i;
	for (i = limit; i; i--)
		cout << "i = " << i << "\n";
	cout << "i = " << i << "이므로 루프를 종료합니다.\n";
	return 0;
}

 

i가 0에 도달했을 때 루프가 종료된 사실에 주목하라.
for 루프는 진입 조건 루프이다. 따라서 각 루프 주기에 진입할 때 조건 검사 표현식이 평가된다. 조건 검사 표현식이 거짓으로 평가되면 루프 몸체는 결코 수행되지 않는다.

 

 

표현식과 구문

 

C++는 표현력이 매우 풍부한 언어이다. 어떠한 값이나 값과 연산자들도 적절한 조합의 표현식이 될 수 있다.

예제 3번 : express.cpp

// 표현식의 값

#include <iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	int x;

	cout << "대입 표현식 x = 100의 값은 ";
	cout << (x = 100) << endl;
	cout << "현재 x의 값은 " << x << endl;
	cout << "관계 표현식 x < 3의 정수값은 ";
	cout << (x > 3) << endl;
	cout.setf(ios_base::boolalpha);
	cout << "관계 표현식 x < 3의 bool값은 ";
	cout << (x < 3) << endl;
	cout << "관계 표현식 x > 3의 bool값은 ";
	cout << (x > 3) << endl;
	return 0;
}

cout.setf(ios_base::boolalpha);

 

함수 호출이 있으면 cout이 1이나 0 대신 true나 false를 출력하도록 플래그 설정을 한다.

 

 

 

표현식이 아닌 것과 구문

어떠한 표현식에도 세미콜론만 붙이면 구문이 된다. 그러나 그 역은 성립하지 않는다. 즉, 어떤 구문에서 세미콜론을 뺀다고 해서 모두 표현식이 되는 것은 아니다.

int toad;

 

이것은 표현식이 아니며 값도 가질 수 없다. 따라서 다음과 같은 코드는 잘못된 것이다.

eggs = int toad * 1000;
cin >> int toad;

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for 루프에 대한 부충

 

이 프로그램은 첫 번째 for 루프를 사용하여 연속적인 계승의 값들을 계산하여 배열에 저장한다. 그리고 나서 두 번째 루프를 사용하여 그 결과를 출력한다.

예제 4번 : formore.cpp

// for 루프에 대한 보충

#include <iostream>
const int ArSize = 16;
int main()
{
	long long factorials[ArSize];
	factorials[1] = factorials[0] = 1LL;
	for (int i = 2; i < ArSize; i++)
		factorials[i] = i * factorials[i - 1];
	for (int i = 0; i < ArSize; i++)
		std::cout << i << "! = " << factorials[i] << std::endl;
	return 0;
}

 

이 프로그램은 for 루프와 배열을 결합하여 배열의 원소에 차례대로 접근할 수 있음을 보여준다. 또한 const라는 키워드를 사용하여 배열의 크기를 나타내는 기호 상수 ArSize를 생성한다.
배열의 인덱스는 ArSize보다 1만큼 작은 곳에서 끌나야 한다.

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갱신 크기 변경

 

갱신 표현식을 변경하면 루프 카운터가 갱신되는 크기를 바꿀 수 있다.

// cout as directed

#include <iostream>
int main()
{
	using std::cout;		// using 선언
	using std::cin;		
	using std::endl;
	cout << "정수를 하나 입력하십시오: ";
	int by;
	cin >> by;
	cout << "갱신 크기 " << by << "s:\n";
	for (int i = 0; i < 100; i = i + by)
		cout << i << endl;
	return 0;
}

 

i 값이 102가 되면 루프를 벗어난다. 여기서 중요한 것은 어떠한 표현식도 갱신 표현식으로 사용할 수 있다는 사실이다.

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for 루프를 사용한 문자열 처리

 

for 루프를 사용하여 문자열을 구성하는 문자들에 차례대로 접근할 수 있다.
아래 예제는 string 클래스 객체를 사용한다. string 클래스의 size() 메서드가 문자열을 구성하는 문자 수를 알아낸다. 그러고 나서 루프의 초기화 표현식에서 i를 그 문자열의 마지막 문자를 나타내는 인덱스로 초기화가기 위해 이 값을 사용한다.

예제 6번 : forstr1.cpp

// for 루프를 사용한 문자열 처리

#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
	using namespace std;
	cout << "단어 하나를 입력하십시오: ";
	string word;
	cin >> word;

	// 문자열을 거꾸로 출력한다
	for (int i = word.size() - 1; i >= 0; i--)
		cout << word[i];
	cout << "\n종료.\n";
	return 0;
}

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증가 연산자(++)와 감소 연산자(--)

증가 연산자는 루프 카운터를 1씩 증가시키고, 감소 연산자는 루프 카운터를 1씩 감소시킨다. 두 연산자 모두 접두어 방식과 접미어 방식으로 사용할 수 있다.

// 증가 연산자

#include <iostream>
int main()
{
	using std::cout;
	int a = 20;
	int b = 20;

	cout << "a   = " << a << ":   b = " << b << "\n";
	cout << "a++ = " << a++ << ": ++b = " << ++b << "\n";
	cout << "a   = " << a << ":   b = " << b << "\n";
	return 0;
}

 

a++는 a가 현재 가지고 있는 값으로 펴현식의 값을 먼저 평가한 후, a의 값을 나중에 증가시키는 것이다. ++b는 b의 값을 먼저 증가시킨 후, 증가된 b의 값으로 표현식의 값을 나중에 평가하는 것이다. 그러므로 다음과 같은 것들이 성립한다.

int x = 5;
int y = ++x;		// x를 증가시킨 후 그 값을 y에 대입한다
					// 따라서 현재 z는 6이고, y도 6이다
int z = 5;
int y = z++;		// y에 5를 대입한 다음에 z를 증가시킨다
					// 따라서 현재 y는 5이고, z는 6이다

증가 연산자와 감소 연산자는 매력 있는 연산자이다. 그러나 이들을 남용하거나 하나의 구문에서 같은 값을 여러 번 증가시키거나 감소시키지 않도록 주의해야 한다.
값을 변경한 후 사용하는지 아니면 먼저 사용한 후에 변경하는지 애매모호한 상황이 발생할 수 있기 때문이다.

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부수 효과와 시퀀스 포인트

 

부수 효과는 수식을 평가할 때 변수에 저장되어 있는 값과 같은 것이 변경될 때 일어나는 효과를 말한다. 시퀀스 포인트는 프로그럼의 실행이 다음 단계로 넘어가기 전에 모든 부수 효과들이 확실하게 평가되는 포인트이다. C++에서 구문에 있는 세미콜론은 시퀀스 포인트를 표시한다.
그것은 구문에서 대입 · 증가 · 감소 연산자에 의해 일어나는 모든 변화가 프로그램이 다음 구문으로 넘어가기 전에 반드시 일어나야 한다는 것을 의미한다.

솔직히 이 부분은 읽어도 무슨 말인지 잘 모르겠다. 아마도 다음에 학습하는 것이 나을 것 같아 넘어간다. 지금은 이런 것까지 자세히 알 필요는 없을 것 같다.
포인터 부분도 있는데 여기도 4장의 후반부 학습을 마친 후에 살펴볼 예정이다.

 

조합 대입 연산자

+= 연산자는 두 피연산자의 값을 더해서 그 결과를 왼쪽 피연산자에 대입한다. 여기서 왼쪽 피연산자는 변수, 배열의 원소, 구조체의 멤버, 포인터에 의해 참조되는 데이터와 같이 실제로 값을 대입할 수 있는 것이어야 한다.

int k = 5;
k += 3;					// k를 8로 설정한다
int* pa = new int[10];	// pa는 pa[0]을 지시한다
pa[4] = 12;
pa[4] += 6;				// pa[4]를 18로 설정한다
*(pa + 4) += 7;			// pa[4]를 25로 설정한다
pa += 2;				// pa는 pa[2]를 지시한다

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학습을 마치고

 

분량이 너무 많아서 복합 구문부터는 다음 포스트에 이어서 정리하기로 했다. 조금만 더 학습하면 되는줄 알았는데 아직도 for 루프를 끝내려면 멀었다. 예제 문제를 직접 타이핑하고 예시로 든 문제들까지 다 코드로 쳐보는 중이다.
이제 내용을 정리하는 것도 점차 익숙해져서 나름의 노하우도 생기고 있다. 좀더 속도를 내면 좋을텐데 지금은 확실히 이해하고 넘어가는 게 더 좋을 듯하다.