프로그래밍 기본 (빌드 되는 과정)

프로그램을 작성하는 데에 여러 방식이 있다.

 

CPU가 직접 이해할 수 있는 기계어, 어셈블러 프로그램을 사용하는 어셈블리 언어, 가독성 및 이식성 문제를 해결하기 위해 나온 C, C++같은 고급 언어 등으로 프로그램을 직접 작성할 수 있다.

하지만 기계어를 제외한 나머지 언어들은 프로그램이 실행되기 전에 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어 형식으로 변환되어야 한다.

이때 필요한 것이 컴파일러이다.

 

 

 

 

 

컴파일러와 인터프리터

 

컴파일러는 소스코드를 읽고 이 코드를 다른 언어로 번역하는 프로그램이다. 

고급 언어 소스코드가 컴파일러에 의해 번역되고, 실행 가능한 파일 (exe) 이 생성된다.

그래서 컴파일된 프로그램의 장점으로, 컴파일된 프로그램을 배포할 때 소스 코드를 배포할 필요가 없다.(exe파일)

 

 

다음은 소스코드가 컴파일되는 과정이다.

 

 

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컴파일러와 달리, 인터프리터는 먼저 실행 파일(exe)로 컴파일할 필요가 없다.

그냥 소스 코드의 명령을 직접 실행하는 프로그램이다.

 

인터프리터는 컴파일러보다 유연하지만, 프로그램이 실행될 때마다 interpreter 프로세스를 수행해야 하기 때문에 프로그램을 실행할 때 효율성이 떨어진다.

(컴파일러는 한번 exe로 만들고 나면 바로 실행 가능)

 

게다가 번역된 프로그램이 실행될 모든 컴퓨터에 인터프리터가 설치되어야 함을 의미한다.

 

 

다음은 인터프리터의 과정이다.

 

 

 

C, C++ 같은  대부분의 언어는 대부분 컴파일되거나 interpreted 될 수 있지만, 반면 Perl 및 Javascript와 같은 "스크립팅" 언어는 interpreted 되는 경향이 있다. Java 같은 일부 언어는 두 가지를 혼합하여 사용한다.

 

 

 

 

 

C++ 이전에 있던 C는 어떻게 개발되었을까

 

C는 시스템 프로그래밍 언어(운영 체제를 작성하는 데 사용되는 언어)로 개발하고자 만들어졌다.

 

이전의 많은 운영 체제는 어셈블리로 작성되었는데, 특정 CPU에서만 실행되는 프로그램을 만드는 어셈블리와 달리 C는 이식성이 뛰어나 다양한 종류의 컴퓨터에서 쉽게 컴파일할 수 있어서 도입 속도가 빨랐다. 

 

이와 같이 C를 만든 목적은 컴파일하기 쉽고, 효율적인 메모리 액세스가 가능하며, 효율적인 코드를 생성하고, 독립적인(다른 프로그램에 의존하지 않음) 최소한의 언어를 만드는 것 이었다.

 

 

 

1983년에 ANSI(American National Standards Institute)는 C에 대한 공식 표준을 확립하기 위해 위원회를 구성했다.

 

1989년(위원회는 모든 작업을 수행하는 데 시간이 오래 걸림), 이들은 일반적으로 ANSI C로 알려진 C89 표준을 완성하고 발표했다.

 

1990년 ISO(국제 표준화 기구)는 약간의 수정을 거쳐 ANSI C를 채택했다. 이 C 버전은 C90으로 알려져있다. 컴파일러는 결국 ANSI C/C90 규격이 되었고, 최대 이식성을 원하는 프로그램은 이 표준에 따라 코딩되었다.

 

 

 

 

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C에서 확장한 C++ 프로그램의 개발 과정

 

위 과정을 풀어서 알아보자면

 

 

1단계: 무엇을 해결하고 싶은 지 문제를 설정

 

2단계: 설정한 문제를 어떻게 해결할 것인지 정한다. 

여기에서 해결 방법을 정할 때, 모듈화시키기 편한 상태로 제작하여 확장을 고려해야 한다.

 

3단계: 프로그램 작성

프로그램을 작성하려면 프로그래밍 언어에 대한 지식과, 프로그램을 작성하고 저장하기 위한 텍스트 편집기(IDE)가 필요하다.

 

4단계: 소스 코드 컴파일

컴파일러는 우선, 코드를 검사하여 C++ 언어의 규칙을 따르는지 확인한다. 그렇지 않은 경우 컴파일러는 오류(및 해당 줄 번호)를 제공하여 수정이 필요한 부분을 정확히 찾아내는 데 도움을 준다. 오류가 수정될 때까지 컴파일 프로세스도 중단된다.

다음으로, C++ 소스 코드를 object 파일이라는 기계어 파일로 변환한다.

개체 파일의 이름은 일반적으로 name.o 또는 name.obj 이다.

프로그램에 3개의 .cpp 파일이 있는 경우 컴파일러는 3개의 개체 파일을 생성한다.

 

 

 

5단계: obj 파일 및 라이브러리 연결

컴파일러가 하나 이상의 obj 파일을 생성한 후 링커 라는 다른 프로그램이 시작된다.

링커의 작업은 3가지다.

 

첫째, 컴파일러에서 생성된 모든 obj 파일을 가져와서 단일 실행 프로그램(.exe)으로 결합한다.

 

둘째, 위의 obj 파일 뿐만 아니라 라이브러리 파일도 링크할 수 있다. 라이브러리 파일은 다른 프로그램에서 사용할 수 있도록 "패키지"된 미리 컴파일된 코드 모음이다.

 

셋째, 모든 파일 간 종속성이 올바른지 확인한다.

예를 들어 하나의 .cpp 파일에서 무언가를 정의한 다음 이를 다른 .cpp 파일에서 사용하는 경우, 링커는 두 파일을 연결한다. 만약 해당 정의가 있는 항목에 대해 참조를 연결할 수 없으면, 링커 오류가 발생하고 연결 프로세스가 중단된다.

 

링커가 모든 개체 파일과 라이브러리의 연결을 완료하면(모든 것이 잘 진행된다는 가정 하에) exe 파일이 생성된다.

 

여러 단계가 관련되어 있기 때문에 빌드라는 용어는 소스 코드 파일을 실행할 수 있는 exe 파일로 변환하는 전체 프로세스를 나타낸다.

 

6단계 및 7단계: 테스트 및 디버깅

 

 

 

 

 

여기에서 컴파일러를 거치면 왜 obj파일을 생성하는걸까?

 

 

위에서 실행 파일을 생성하기 위해 프로그램의 각 코드 파일을 obj 파일로 컴파일한 다음 실행 파일로 링크하는 과정을 배웠다.

즉, 코드 파일이 컴파일되면 IDE는 obj 파일을 캐시할 수 있다.

이렇게 하면 프로그램이 나중에 다시 컴파일되는 경우, 수정되지 않은 코드 파일을 다시 컴파일할 필요가 없다.

결국 마지막으로 캐시된 개체 파일을 다시 사용할 수 있는 것이다. 비록 약간의 디스크 공간을 희생했지만, 컴파일 시간이 크게 단축될 수 있다.