` Ⅸ. 구조 데이터 유형 < 구조 데이터 유형의 선언과 사용 > C에서의 구조 데이터란 여러 개의 서로 다른 데이터를 모아 하나로 묶어 놓은 것을 의미한다. 예를 들어 다음과 같은 성적처리 프로그램을 작성한다고 가정하면. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ char name[30]; /* 사람이름 */ │ │ int kor; /* 국어 성적 */ │ │ int eng; /* 영어 성적 */ │ │ int math; /* 수학 성적 */ │ │ int total; /* 총점 */ │ │ float ave; /* 평균 */ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위와 같이 한 사람에 필요한 변수들을 정하고, 이번에는 이 변수들을 하나의 구조체로 묶으면 다음과 같다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ +---------------------- 구조체 택 (structure tag) │ │ struct man { (구조체 택은 다른 변수들의 이름과 같아서는 안된다) │ │ char name[30]; --+ │ │ int kor; | │ │ int eng; +-- 구성요소 │ │ int math; | (구성 요소들의 정의는 일반 변수와 같으나 │ │ int total; | 초기값은 줄 수 없다) │ │ float ave; --+ │ │ } person; ------------- 프로그램상에서 변수를 참조할 때 쓰는 변수 이름 │ │ person이라는 구조체를 정의 하였다. │ │ (구조체 택과 변수 이름이 같아서는 안된다) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 모든 구조 데이터 유형은 반드시 struct로 시작하게 된다. 그 다음에 이 구조의 실제 이름(위 예 에서는 man)이 오게 되는데, 이는 지정할 수도 있고 지정하지 않을 수도 있다(일반적으로 지정한 다). 그 다음의 중괄호는 실제 구조의 내용을 담고 있으며 그 안에 그 구조에 속하는 데이터들을 차례대로 정의해주면 된다. 그리고 그 뒤의 변수(위 예에서는 person)는 이와 같은 구조를 값으로 갖는, 즉 struct 유형의 변수를 정의한 것이다. 다음의 예는 구조체 택을 생략한 것이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ +------------------------ 구조체 택 (structure tag)을 생략 │ │ struct { │ │ char name[30]; --+ │ │ int kor; +-- 구성요소 │ │ int eng; | (구성요소는 그 구조 내에서만 구별할 수 있는 이름이면 │ │ int math; | 되기 때문에, 구성 요소의 이름이 같은 다른 구조도 선 │ │ int total; | 언할 수 있다) │ │ float ave; --+ │ │ } person; ------------- 프로그램상에서 변수를 참조할 때 쓰는 변수 이름 │ │ person이라는 구조체를 정의 하였다. │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위 예에서는 구조 데이터 유형을 선언해 놓고 이의 이름(구조체 택)을 주지 않았다. 단지 이런 구조를 가진 변수로 person만 정의했을 뿐이다. 이렇게 해도 상관은 없으나 차후에 person과 같 은 구조를 갖는 변수를 또 정의하려면 위와 같이 구조 전체를 다시 선언해야만 한다. 이번에는 구조체 택이 꼭 필요한 경우의 예를 든 것이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ +---------------------- 구조체 택 (structure tag) │ │ struct man { │ │ char name[30]; --+ │ │ int kor; | │ │ int eng; +-- 구성요소 │ │ int math; | │ │ int total; | │ │ float ave; --+ │ │ }; /* ; 을 생략해서는 안된다 */ │ │ │ │ struct man person; │ │ | +---------------- 변수 이름 │ │ +---------------------- 구조체 택 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 이 방법은 먼저 구조체의 형을 선언해 놓고 아래에서 진짜 메모리에 만들어지는 변수를 정의하 고 있다. 이때 구조체 택을 사용하고 있는데, 이처럼 구조체 택은 구조체를 선언하는 방법에 따라 생략할 수도 있고 생략할 수 없을 수도 있다. 구조 데이터 유형을 정의해 놓은 후에 이를 값으로 갖는 변수를 별도로 정의할 수 있는데, 이 경우 다음과 같이 하면 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct student s[100], *ps; /* 배열이나 포인터도 정의할 수 있다 */ │ │ struct complex v1, v2; │ │ struct booktype book[30]; │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 그러나 구조체 택이 생략되어 있으면 위와 같이 변수를 정의할 수 없다. 구조 데이터 유형을 정의한 경우 그 정의가 함수나 블럭 안에 있는 경우에는 자신이 정의된 함 수나 블럭 내에서만 사용할 수 있으며 함수 바깥쪽에 정의된 경우에는 정의된 위치부터 그 화일 의 끝까지 그 이름을 사용할 수 있다. 예를 들어 각 구조들은 다음과 같은 범위 내에서만 사용할 수 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct s1 { ---------------------------------------+ │ │ int i, j; | │ │ }; | │ │ main() { | │ │ struct s2 { --------+ | │ │ int k, l; | | │ │ }; | s2를 사용할 수 있는 범위 | │ │ : | | s1을 사용할 수 있는 범위 │ │ } ------------------+ | │ │ struct s3 { ----------+ | │ │ int m, n; | | │ │ }; | s3을 사용할 수 있는 범위 | │ │ f1() { | | │ │ : | | │ │ } ------------------+----------------------------+ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ main에서 s3은 사용할 수 없으며 마찬가지로 f1에서는 s2를 사용할 수 없다. 이것은 변수가 아 니기 때문에 변수와 같이 extern 해서 사용할 수도 없다. 일반적으로 구조 데이터 유형은 모든 프 로그램에서 공통적으로 사용하기 때문에 s1과 같이 화일의 맨 처음에 선언해 두는 것이 좋다. 구조를 정의하였으면 이를 이용해야 하는데, 여기에는 두 가지 방법이 있다. 즉, 구조 전체를 사 용하는 방법과 구조 내의 각 구성요소를 사용하는 방법이 있다. 우선 각 구조의 구성요소를 사용 하고자 할 때에는 다음과 같이 사용하면 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ 구조 변수 이름.구성 요소 이름 │ └────────────────────────────────────────────┘ 즉 변수 이름 다음에 '.'을 붙이고 그 다음 원하는 구성요소의 이름을 사용하면 되는데, 구성요 소의 이름은 구조 내에 정의되어 있는 이름이어야 한다. 그러면 이것을 다른 변수와 같이 사용할 수 있으며, 이의 데이터 유형은 바로 구성요소의 데이터 유형이 된다. 예를 들어 다음과 같이 사 용할 수 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct multi { │ │ int idata; │ │ float fdata; │ │ char *cp; │ │ }; │ │ struct multi m; /* m은 idata와 fdata, cp를 구성요소로 갖게 된다 */ │ │ float f = 1.2f; │ │ m.idata = 10; │ │ m.fdata = f * 12.5f; │ │ m.cp = "string"; │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위에서 '.'은 일종의 연산자로 간주되며, 계산 결과는 해당 구성요소가 된다. 이의 우선 순위는 가장 높기 때문에 ++m.idata의 경우에 ++(m.idata)로 처리된다. 또 다음과 같이 여러 개를 같이 사용할 수도 있는데. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ s1.s2.s3.data │ └────────────────────────────────────────────┘ 이때 결합 방향이 왼쪽에서 오른쪽이므로 ((s1.s2).s3).data로 처리된다. 이와 같이 여러 개를 사 용하려면 구조 안에 또 구조가 있는 형태로 정의되어야 하는데, 이러한 구조를 중첩된 구조라고 한다. 반면에 구조 전체를 사용할 수도 있는데, 이 경우에는 그 구조를 값으로 갖는 변수의 이름 만 사용하면 된다. 예를 들어 앞의 프로그램안에 다음과 같이 사용할 수 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct multi m2; │ │ m2 = m; │ └────────────────────────────────────────────┘ 위에서는 multi 유형의 구조 변수 m2에 바로 같은 데이터 유형의 변수 m의 값을 할당하였다. 이와 같이 하면 각 구성요소의 값들이 다음과 같이 차례대로 할당되는 것과 같다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct multi m2; │ │ m2.idata = m.idata; │ │ m2.fdata = m.fdata; │ │ m2.cp = m.cp; │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 구조 내에 구성요소가 많을 경우에는 각 구성요소를 하나씩 할당하는 것 보다는 앞의 방법과 같 이 변수 이름을 사용하여 할당하는 것이 훨씬 더 효율적이다. ※ 구조 데이터 유형의 메모리 할당 struct 유형도 변수이므로 메모리를 차지하게 된다. 이때 실제로 메모리를 차지하는 것은 각 구 성요소들이며, 이는 다음과 같다. struct man { char c; int k; float e; double m; }; void main(void) { struct man a; printf(" Address of a = %u, Sizeof(a) = %d\n",&a,sizeof(a)); printf("Address of a.c = %u, Sizeof(a.c) = %d\n",&a.c,sizeof(a.c)); printf("Address of a.k = %u, Sizeof(a.k) = %d\n",&a.k,sizeof(a.k)); printf("Address of a.e = %u, Sizeof(a.e) = %d\n",&a.e,sizeof(a.e)); printf("Address of a.m = %u, Sizeof(a.m) = %d\n",&a.m,sizeof(a.m)); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- (TC) Address of a = 65476, Sizeof(a) = 15 Address of a.c = 65476, Sizeof(a.c) = 1 Address of a.k = 65477, Sizeof(a.k) = 2 Address of a.e = 65479, Sizeof(a.e) = 4 Address of a.m = 65483, Sizeof(a.m) = 8 (MSC) Address of a = 3562, Sizeof(a) = 16 Address of a.c = 3562, Sizeof(a.c) = 1 Address of a.k = 3564, Sizeof(a.k) = 2 Address of a.e = 3566, Sizeof(a.e) = 4 Address of a.m = 3570, Sizeof(a.m) = 8 위의 결과를 보면 MSC의 경우 a.c다음의 1바이트가 사용되지 않고 비어있음을 알 수 있다. 이것 은 하드웨어 구조상 변수가 특정 메모리 위치에 오는 것이 더 효율적이기 때문이다. 또 한가지 알 수 있는 것은 구성요소의 내용이 같다하더라도 그 순서가 다르면 완전히 다른 구조가 된다는 것이다. 예를 들어 다음(MSC)의 경우. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct { /* s1은 8바이트 */ struct { /* s2는 6바이트 */ │ │ char c; int i; │ │ int i; char c; │ │ char c2; char c2; │ │ int i2; int i2; │ │ } s1; } s2; │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ s1과 s2는 int 유형과 char 유형의 구성요소를 두개씩 갖고 있지만 이들의 순서가 다르기 때문 에 서로 다른 구조가 된다. 따라서 구성요소의 순서가 매우 중요함을 알 수 있다. 구조 데이터 유형의 변수에도 초기값을 줄 수 있다. 이때 배열의 경우와 같이 그 변수의 메모리 유형이 auto여서는 안된다(MSC와 TC는 auto의 경우도 초기값을 줄 수 있도록 허용하고 있다). 다음은 이의 한 예이다. struct info { char name[20]; /* 구성요소중에 배열이 있는 경우 배열의 크기는 */ char addr[40]; /* 생략할 수 없다 */ char tel[10]; }; struct p { int x, y; } point = {320, 240}; void main(void) { struct info data = { "Lee S.W", "Seoul Korea", "900-2525" }; printf(" x : %d y : %d\n",point.x,point.y); printf("Name : %s\n",data.name); printf("Address: %s\n",data.addr); printf("Tel. : %s\n",data.tel); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- x : 320 y : 240 Name : Lee S.W Address: Seoul Korea Tel. : 900-2525 초기값의 순서와 구성 요소의 순서, 그리고 초기값의 데이터 유형과 구성요소의 데이터 유형은 일치하여야 한다. 배열의 경우와 같이 초기값이 모자랄 수도 있는데 이 경우 초기값이 없는 것들 은 0으로 초기화 된다. 반면에 넘치게 되면 컴파일러에 따라 에러로 처리할 수도 있고 경고 메시 지만 내보내고 남는 것은 무시할 수도 있다. 또 구조의 배열도 정의할 수 있는데, 이경우 각 구성 요소에 대한 초기값을 구조에 대한 초기값으로 주면 된다. 다음은 이의 한 예이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct mon { │ │ char *name; │ │ char days; │ │ }; │ │ struct mon m[] = { {"Jan",31},{"Feb",28},{"Mar",31},{"Apr",30},{"May",31},{"Jun",30}, │ │ {"Jul",31},{"Aug",31},{"Sep",30},{"Oct",31},{"Nov",30},{"Dec",31} }; │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위를 보면 2차원 배열에 초기값을 줄 때와 비슷하다는 것을 알 수 있다. 그래서 2차원 배열의 경우와 같이 아예 하나로 주어도 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct mon m[] = { "Jan",31,"Feb",28,"Mar",31,"Apr",30,"May",31,"Jun",30, │ │ "Jul",31,"Aug",31,"Sep",30,"Oct",31,"Nov",30,"Dec",31 }; │ └────────────────────────────────────────────┘ 구조 데이터 유형도 함수를 호출할 때 인자로 전달할 수 있다. 이때 각 구성요소의 값을 따로 전달할 수도 있지만 구조 전체를 통채로 전달할 수도 있다. 예를 들어 다음과 같이 사용할 수 있다. struct da { int x; int y; }; void main(void) { struct da val = { 10, 30 }; int sum = 0; sum = total(val); printf(" Sum = %d\n",sum); } int total(struct da tot) { /* 함수가 실행될 때 함수안에 있는 변수들과 매개변수 */ return (tot.x + tot.y); /* 들은 함수가 실행될 때 마다 메모리에 만들어진다 */ } 위 프로그램을 보면 da란 구조 데이터 유형의 변수로 선언된 val 자체를 인자로 total에 넘겨주 고 있다. 반면에 이를 다음과 같이 구성요소로 나누어 구성요소별로 전달할 수도 있다. struct da { int x; int y; }; void main(void) { struct da val = { 10, 30 }; int sum = 0; sum = total(val.x,val.y); printf(" Sum = %d\n",sum); } int total(int i, int j) { struct da tot; tot.x = i; tot.y = j; return (tot.x + tot.y); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- Sum = 40 위 프로그램의 경우 앞의 프로그램과 결국 같은 결과를 낳지만 더 비효율적인 것을 알 수 있다. 또 배열의 경우 배열 자체를 계산 결과로 산출하는 함수는 있을 수 없지만, 구조의 경우에는 이 를 통채로 계산 결과로 산출하는 함수를 작성할 수 있다. 이때 그 함수의 데이터 유형을 구조 데 이터 유형으로 선언해 주면 되는데, 다음은 이의 한 예이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct all { │ │ int i; │ │ float f; │ │ float res; │ │ }; │ │ : │ │ struct all a; │ │ : │ │ a = sfunc(); │ │ │ │ struct all sfunc() { │ │ static struct all b = {10, 1.3f}; │ │ b.res = b.i * b.f - 12.5; │ │ return (b); │ │ } │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위에서 sfunc는 all이란 구조 데이터 유형의 값을 계산 결과로 산출하는 함수로 정의되었으며 실 제로 이 함수가 산출하는 값은 같은 구조 유형의 변수인 a에 할당하고 있다. 따라서 위의 프로그 램을 수행하게 되면 a.i는 10을, a.f는 1.3을, 그리고 a.res는 0.5를 값으로 갖게 된다. 다음은 아래와 같은 데이가 있다고 할 때, N명의 학생에 관해 읽어서 각 학생의 평균 성적을 구 한 후 평균 성적이 높은 학생에서 낮은 학생의 순으로 이름과 번호, 평균 점수를 출력하는 프로 그램이다. 단, N은 맨 처음 읽어들이도록 하며 학생의 수는 100명을 넘지 않는다고 가정하고 학 생의 번호는 92XXXX이며 시험 점수는 0에서 100점 사이이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ (data) │ │ 4 │ │ Lee Seung Wook │ │ 923682 85 78 92 90 77 │ │ Kwon Oh Jin │ │ 923326 95 67 82 50 100 │ │ Kwon Oh Chang │ │ 922525 88 85 30 65 50 │ │ Oh Jung Pyo │ │ 925252 80 70 60 50 100 │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ #include struct student { /* 학생에 관한 구조 */ char name[30]; /* 이름 */ long int no; /* 학번 */ float avg; /* 평균값 */ } s[100]; main() { int n; /* 학생의 수 */ int i, j; struct student t; void read_name(char *); scanf("%d",&n); if (n > 100) { /* 학생이 100명 이상이면 */ printf("Error: too many records(exceeding 100).\n"); return (1); } for (i = 0; i < n; i++) { int sum = 0; int grade; read_name(s[i].name); /* 이름을 읽음 */ scanf("%ld",&s[i].no); if (s[i].no < 920000 || s[i].no > 929999) { /* 번호가 잘못되었으면 */ printf("Error: invalid student number in the %dth record.\n",i+1); return (2); } for (j = 0; j < 5; j++) { /* 각 성적을 읽어 */ scanf("%d",&grade); if (grade < 0 || grade > 100) { /* 성적이 잘못되었으면 */ printf("Error: invalid grade in the %dth record.\n",i+1); return (3); } sum += grade; /* 성적의 합을 구함 */ } s[i].avg = sum / 5.0f; /* 평균을 계산 */ } for (i = 0; i < n - 1; i++) /* 평균 별로 정렬 */ for (j = i + 1; j < n; j++) if (s[i].avg < s[j].avg) { t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t; } printf("%5s%28s%17s%10s\n","Rank","Name","ID Number","Average"); for (i = 0; i < n; i++) printf("%5d%30s%15ld%10.1f\n",i+1,s[i].name,s[i].no,s[i].avg); } void read_name(char *c) { do *c = getchar(); /* 처음 여백 문자들은 무시 */ while (*c == '\n' || *c == ' ' || *c == '\t'); do *++c = getchar(); while (*c != '\n'); /* 그 줄 끝까지 읽음 */ *c = '\0'; } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- C:\TC>test < data 뇌 Rank Name ID Number Average 1 Lee Seung Wook 923682 84.4 2 Kwon Oh Jin 923326 78.8 3 Oh Jung Pyo 925252 72.0 4 Kwon Oh Chang 922525 63.6 < 구조와 포인터 > 구조도 하나의 데이터 유형이므로 이의 주소를 값으로 갖는 포인터도 정의하여 사용할 수 있다. 다음은 이의 한 예이다. #include struct man { char name[30]; int kor; int eng; int math; int total; float ave; }; void main(void) { struct man a, *pa; /* * 는 뒤의 변수가 포인터 변수임을 의미한다 */ pa = &a; /* a의 번지를 pa에 대입 */ strcpy(a.name,"GunMan"); a.kor = 87; a.eng = 90; a.math = 75; a.total = a.kor + a.eng + a.math; a.ave = a.total / 3.0f; printf(" Name : %s\n",(*pa).name); /* pa가 구조체 a의 메모리를 가리키고 있기 */ printf(" Korean = %d\n",(*pa).kor); /* 때문에 pa를 출력해도 같은 결과가 나옴 */ printf("English = %d\n",(*pa).eng); printf(" Math = %d\n",(*pa).math); printf(" Total = %d\n",(*pa).total); printf("Average = %.2f\n",(*pa).ave); } 위에서는 man이란 이름의 구조를 정의하고 있고 이의 변수로 a를, 그리고 이의 주소를 갖는 포 인터로 pa를 선언하고 있다. 또 pa의 초기값으로 a의 주소를 할당하고 있다. 그리고 이 포인터를 사용하여 구조의 각 구성요소의 값을 출력하고 있는데 *pa가 a이므로 (*pa).name은 a.name이 된 다. 여기서 *pa를 괄호로 싼 것은 우선 순위 때문인데 '.'과 '*'의 경우 '.'이 우선 순위가 높기 때문에 *pa.name으로 사용하면 *(pa.name)이 되어 버리기 때문이다. 반면에 구조에 대한 포인터 를 사용할 경우 위와 같이 (*pa).name으로 사용하는 것 외에 다른 방법으로도 구성요소를 사용할 수 있도록 허용하고 있는데, 다음과 같이 사용할 수 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ ☞ pa : 구조체 포인터일 경우 │ │ pa->name == (*pa).name /* 두 식은 완전히 동일한 수식이다 */ │ └────────────────────────────────────────────┘ 다음은 위 프로그램을 구조체 포인터 연산자로 바꾸어서 나타낸 것이다. #include struct man { char name[30]; int kor; int eng; int math; int total; float ave; }; void main(void) { struct man a, *pa; pa = &a; strcpy(pa->name,"Gunman"); pa->kor = 87; pa->eng = 90; pa->math = 75; pa->total = pa->kor + pa->eng + pa->math; pa->ave = pa->total / 3.0f; printf(" Name : %s\n",pa->name); printf(" Korean = %d\n",pa->kor); printf("English = %d\n",pa->eng); printf(" Math = %d\n",pa->math); printf(" Total = %d\n",pa->total); printf("Average = %.2f\n",pa->ave); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- Name : Gunman Korean = 87 English = 90 Math = 75 Total = 252 Average = 84.00 < 중첩된 구조 > 구조의 구성요소로 또 다른 구조를 사용할 수 있는데, 이 경우 구조 안에 구조가 있는 형태를 취하게 된다. 예를 들어 다음과 같이 사용할 수 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct time { │ │ int year; │ │ int month; │ │ int day; │ │ int hour; │ │ int min; │ │ int sec; │ │ }; │ │ │ │ struct plan { │ │ struct time start; │ │ struct time end; │ │ int cost; │ │ int number; │ │ } p; │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ plan 구조를 보면 time이란 구조를 값으로 갖는 구성요소를 2개 가지고 있다. 이와 같이 구조 안 의 구성요소가 또 구조를 갖고 있는 경우 이를 중첩된 구조(nested structure)라고 한다. 구조가 중첩된 경우 실제 값을 할당하기 위해서는 다음과 같이 '.'을 여러 개 사용하게 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ p.start.year = 1992; │ │ p.end.year = 1995; │ └────────────────────────────────────────────┘ 또 초기값도 다음과 같이 각 구조마다 하나의 중괄호를 싸서 지정하게 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct plan p2 = {{1992,10,10,10,30,0},{1996,10,9,10,29,59},10000,100}; │ └────────────────────────────────────────────┘ 위에서 {1992, 10, 10, 10, 30, 0}은 p2.start를 위한 초기값이며 {1996, 10, 9, 10, 29, 59}는 p2.end 를 위한 초기값이다. 중첩된 구조는 복잡한 자료 구조를 나타낼 때 흔히 사용한다. 다음은 2차원 배열의 초기화와 중첩된 구조체의 초기화를 비교한 것이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ int a[2][3] = { │ │ {3, 4, 5}, │ │ {6, 7, 8} │ │ }; /* 2차원 배열 */ │ │ struct { │ │ struct a { int x, y, z; }; │ │ struct b { int w, x, y; }; │ │ } test = { │ │ {3, 4, 5}, │ │ {6, 7, 8} │ │ }; /* 중첩된 구조체 */ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ < 공용 데이터 유형 > 공용 데이터 유형의 의미는 같은 메모리를 서로다른 데이터형으로 사용한다는 의미이다. 다음 그림은 이것을 나타내고 있다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ +-------+ int형일 경우에 사용하는 메모리 │ │ char형일 경우 +---+ | │ │ --+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+-- │ │ 메모리 | | | | | | | | | | | │ │ --+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+-- │ │ +---- 여기서부터 시작하는 메모리를 char형 으로도 int형 으로도 사용 한다. │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 다음은 공용 데이터 유형의 몇 가지 선언예이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ union u_type { │ │ int i; │ │ float f; │ │ char c; │ │ } u; │ │ union all { │ │ char name[80]; │ │ double d[10]; │ │ long int l; │ │ }; │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 공용체의 선언 형태는 구조 데이터 유형과 완전히 동일하며, 각 구성요소는 바로 독립적인 변수 가 된다. 그리고 '.'나 '->'또한 동일하게 사용된다. 그러나 구조체와는 다른 차이가 있는데, 바로 각 구성요소들이 기억 장소를 차지하는 방법에 차이가 있다. 구조 데이터 유형의 경우에는 각 구 성요소들이 따로따로 메모리를 차지하고 있으며 그 구조의 크기는 이들 구성요소의 크기를 모두 합한 것이 된다. 그렇지만 공용 데이터 유형에서는 각 구성요소들이 메모리를 모두 공유하게 된 다. 즉 같은 메모리를 같이 사용하기 때문에 공용 데이터 유형의 크기는 각 구성요소 중 가장 크 기가 큰 구성요소의 크기가 된다. 다음은 이를 나타낸 프로그램이다. main() { struct s_type { char c; int i; float f; } s; union u_type { char c; int i; float f; } u; printf("Address of s = %u, size of s = %d\n",&s,sizeof(s)); printf("\tAddress of s.c = %u\n",&s.c); printf("\tAddress of s.i = %u\n",&s.i); printf("\tAddress of s.f = %u\n",&s.f); printf("Address of u = %u, size of u = %d\n",&u,sizeof(u)); printf("\tAddress of u.c = %u\n",&u.c); printf("\tAddress of u.i = %u\n",&u.i); printf("\tAddress of u.f = %u\n",&u.f); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- Address of s = 65480, Size of s = 7 Address of s.c = 65480 Address of s.i = 65481 Address of s.f = 65483 Address of u = 65488, Size of u = 4 Address of u.c = 65488 Address of u.i = 65488 Address of u.f = 65488 따라서 공용 데이터 유형은 각 구성요소들 중 어느 하나만 사용하거나 이들이 서로 배타적으로 사용될 때에만 사용하여야 한다. 예를 들어 프로그램의 어느 한 부분에서는 정수 유형의 변수 i만 사용하고 다른 한 부분에서는 실수 유형의 변수 f만 사용한다고 할 때 이 둘을 공용 데이터 유형 으로 묶어 사용하면 전체적으로 메모리는 실수 유형의 변수 f만 사용할 때와 같으면서 두개의 변 수를 사용할 수 있으므로 경제적이 된다. 또한 각 구성요소가 같은 장소를 서로 같이 사용하기 때문에 공용 데이터 유형의 한 구성요소의 값을 변경하게 되면 당연히 다른 구성요소의 값도 바뀌게 된다. 예를 들어 다음 프로그램의 경우 union ch_int { char ch; int in; } a; void main(void) { a.in = 0xBC37; printf(" ch = %X in = %X\n",a.ch,a.in); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- ch = 37 in = BC37 다음 그림은 위에서 입력한 데이터가 메모리상에 어떠한 형태로 존재하는가를 나타낸 것이다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ +---------+ int형일 경우에 사용하는 메모리 │ │ char형일 경우 +----+ | │ │ --+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-- │ │ 메모리 | 37 | BC | | | | | | | | | │ │ --+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-- │ │ +------- 공용체 a는 여기서 부터 존재한다. │ │ ☞ 'a.ch'로 공용체를 참조할 경우는 char부분만을 참조하므로 결과는 37이 된다. │ │ ☞ 'a.in'으로 공용체를 참조할 경우는 int부분을 참조하므로 결과는 BC37이 된다. │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ main() { union u_type { char c; int i; float f; } u; u.c = 'A'; printf("u.c = %c\n",u.c); printf("u.i = %d\n",u.i); printf("u.f = %f\n",u.f); u.i = 100; printf("u.c = %c\n",u.c); printf("u.i = %d\n",u.i); printf("u.f = %f\n",u.f); u.f = 2.2f; printf("u.c = %c\n",u.c); printf("u.i = %d\n",u.i); printf("u.f = %f\n",u.f); } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- u.c = A u.i = 1601 u.f = 0.000000 u.c = d u.i = 100 u.f = 0.000000 u.c = ＝ u.i = -13107 u.f = 2.200000 공용 데이터 유형은 각 구성요소 1개만 의미가 있기 때문에 구조 데이터 유형과는 달리 공용체 전체를 함수의 인자로 전달할 수 없으며, 이 전체를 계산 결과로 산출하는 함수도 만들 수 없다. < 비트필드 (Bit-field) > 비트필드는 각 구조체 구성요소를 비트 단위로 나눌 수 있다. 일반적인 구조체에서 구조체 구성 요소는 C가 지원하는 데이터 형태로만 나누어지는데 비해 비트필드는 비트 단위로 구성요소를 나눌 수 있기 때문에 더욱더 세밀한 데이터 조정이 가능하다. 비트필드는 구조 내에서 사용되기 때문에 먼저 구조 유형을 선언하여야 하는데, 다음과 같은 형 태로 선언하면 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct bit_field { │ │ unsigned b1: 1; │ │ unsigned b2: 2; │ │ unsigned b3: 4; │ │ } x; │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 위를 보면 다른 구조의 정의와 같은데 구성요소의 이름 다음에 ':'를 붙이고 그 뒤에 비트의 크 기를 지정하는 것이 다르다. 이때 이 구성요소는 위의 구조 내에서 딱 비트 크기 만큼의 비트 수 만 차지하게 된다. 그리고 비트 필드를 사용하는 경우에 구성요소의 이름을 생략할 수 있는데, 이 경우 그 구성요소에 해당하는 비트들은 사용할 수 없게 된다(실제로 사용하지 않겠다는 의미가 된다). 예를 들어 다음과 같이 정의한 경우 ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct nobits { /* --+---+---+---+---+---+---+---+---+-- */ │ │ unsigned rec: 3; /* n = | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | */ │ │ unsigned : 2; /* --+---+---+---+---+---+---+---+---+-- */ │ │ unsigned sen: 2; /* +-------+ +---+ +---+ | */ │ │ unsigned con: 1; /* rec 사용안함 sen con */ │ │ } n; │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 또 비트 크기를 0으로 선언할 수도 있다. 이는 단어의 경계면으로 이동하여 그 다음 비트부터는 다른 바이트나 단어에 할당하라는 의미가 된다. 예를 들면 ┌────────────────────────────────────────────┐ │ struct move { │ │ unsigned x: 3; │ │ unsigned y: 3; │ │ unsigned z: 0; │ │ unsigned w: 5; │ │ } m; │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ x는 처음 3비트를, y는 그 다음 3비트를 차지하게 되지만 z는 크기가 0이다. 따라서 z는 메모리 를 차지하지 않으며 그 다음의 w를 y다음이 아닌 다음 워드(PC의 경우 짝수 바이트)에 할당하라 는 의미가 된다. 따라서 m은 다음과 같은 구조를 갖게 된다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ -+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+-- │ │ m = |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10|11|12|13|14|15|0 |1 |2 |3 |4 | │ │ -+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+-- │ │ +-----+ +------+ +---------------------------+ +-----------+ │ │ x y 사용 안함 w │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ 일반적으로 하나의 비트필드의 크기는 단어의 크기를 초과할 수 없도록 되어 있으며, 단어 경계 면에 걸쳐 존재할 수도 없게 되어 있다. 따라서 특정 비트필드가 단어 경계면에 존재하게 될 경 우에는 위와 같이 다음 단어로 이동하는 것이 필요하게 된다. 그리고 비트 필드로 지정된 구성요 소의 데이터 유형도 signed는 의미가 없기 때문에 unsigned int가 사용되며 비트 필드 형태의 배 열은 사용할 수 없고 당연히 여기에 '&'연산자도 적용할 수 없다. 다음은 조합형 코드로 된 한글과 영문이 입력되었을 때 영문의 경우에는 그 코드값을, 한글의 경우에는 초성, 중성, 종성의 코드를 분리하여 출력하는 프로그램이다. 조합형 한글코드의 체계를 그림으로 나타내면 다음과 같다. ┌────────────────────────────────────────────┐ │ --+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+-- │ │ 메모리 = |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10|11|12|13|14|15| │ │ --+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+-- │ │ | +-----------+ +-----------+ +-----------+ │ │ flag 초성(5비트) 중성(5비트) 종성(5비트) │ │ ☞ flag이 1 = 한글, 0 = 영어로 판단할 때 사용한다. │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────┘ #include struct hangeul { unsigned int s: 1; /* 부호 */ unsigned int f: 5; /* 초성 */ unsigned int m: 5; /* 중성 */ unsigned int l: 5; /* 종성 */ }; main() { unsigned char c; unsigned char c2; struct hangeul h; while ((c = getchar()) != 255) { /* unsigned char라서 -1이 아닌 255 */ h.s = ((c & 0x80) >> 7); if (h.s == 0) { printf("%c -> %d\n",c,c); continue; } h.f = ((c & 0x7c) >> 2); h.m = ((c & 0x3) << 3); c2 = getchar(); h.m |= ((c2 & 0xe0) >> 5); h.l = c2 & 0x1f; printf("%c%c -> %u, %u, %u\n",c,c2,h.f,h.m,h.l); } } ┌───┐ │ 결과 │ └───┘ --------------------------------------------------------------------------------- 컴퓨터^Z 뇌 컴 -> 17, 7, 17 퓨 -> 19, 26, 1 터 -> 18, 7, 1 위의 출력을 보면 받침이 없는 경우도 종성의 값이 1로 되어 있는데 이를 filler라고 한다. 이 filler의 값이 달라서 이상한 받침이 들어가 나타나는 경우가 있는데, 이 때에는 이를 조정해 주면 된다.