'프로그래밍 언어' 시리즈
  1. [PL] Preliminaries
  2. [PL] Names, Bindings, Type Checking, and Scopes
  3. [PL] Data Types
  4. [PL] Expressions and the Assignment Statement
  5. [PL] Statement-Level Control Structures
  6. [PL] Subprogram
  7. [PL] Implementing Subprograms
  8. [PL] Exception Handling and Event Handling
  9. [PL] Abstract Data Types and Encapsulation Concepts
  10. [PL] Object-Oriented Programming

✦ Introductions

◆ Imperative Languages (명령형 언어)

  • 변수 (variable) → memory cell 의 추상화
    • 속성 : data type, scope, life time, type checking ,initialization 등
    • 실제 세계 & data type 과 얼마나 잘 match?

✦ Names

  • 이름 (name) : 프로그램에서 entity 식별 위해 사용하는 문자열
    • 프로그램에서 이름 짓는 것은 중요하면서도 어렵다.

◆ Name Forms

  • 이름 길이
    • 초창기 언어들에는 글자 수 제한 O
    • 요즘 언어들은 글자 수 제한 X
  • 대소문자 구별 ex) C, C++ 구별 O

◆ Special Words

  • Keyword : 특정 context 에서만 의미 가지는 단어
  • Reserved word (예약어) : 항상 의미 가지는 단어 → 이름으로 사용 X ex) if, while, return, class

✦ Variables

  • Variavles (변수) : 컴퓨터 memory cell 추상화

◆ Name (이름)

  • 이름을 가짐 (identifier)

◆ Address

  • 변수가 위치한 메모리 주소
  • 전역 변수 vs. 지역 변수 똑같은 이름 → 지역 변수 먼저
    • scoping rule : 내가 속한 지역에서 먼저 변수명 찾음 → 없으면 지역 밖에서 찾음
  • aliase : 한 memory cell 에 이름이 여러 개 → debugging 어려움 ex) pointer

◆ Type

  • 값의 범위 & 사용 가능 연산자 정의
  • Assembly 언어는 type 이 없음

◆ Value

  • memory cell 에 들어 있는 값
a = a + 1;
  • 왼쪽 a → l-value (left, location) : 변수의 메모리 주소
  • 오른쪽 a → r-value (right, real) : 변수에 저장된 실제 값

✦ Binding

  • Binding (바인딩) : 어떤 속성 값을 결정하는 것
    • 어떤 엔티티 (entity) & 속성 (attribute) 연결
    • 어떤 연산 (operation) & 기호 (symbol) 연결

◆ Binding Time

  • 어떤 때에 Binding 이 일어나는가?
    1. Language design time : 언어 설계 시
    • 언어를 설계할 때 * 를 곱하기 연산자로 정하기 1. Language implementation time
    • 데이터 타입 (int, float) 이 가능한 값의 범위 (word size) 에 binding
      • integer 는 항상 word size 로 저장
      • 언어에 대한 compiler 를 만들 때
        1. Complie time
    • 변수의 type 결정 (a 는 int, b 는 float)
    • type binding time → in C 1. Link time
    • main & subroutine 있을 때 main - sub binding 하는 시간 1. Load time
    • 실행되기 위해 변수가 memory 에 올라오는 시간
      • 이때 변수는 local X global O
      • 빈 memory 에 올라감
    • global 변수에 대한 attribute binding 시점 1. Run time
    • 실제 실행 중에 변수의 value binding 이 일어나는 시점
    • local 변수 attribute binding 시점
  C Python
Name compile time run time
Type compile time run time
Address load time (전역 변수)
run time (지역 변수)		 run time
Value load time (전역 변수)
run time (지역 변수)		 run time
Lifetime run time run time

◆ Type Binding

  • 변수의 type 이 언제 binding 되는가?
  • 언어마다 다름
    • C → Compile time (static type binding)
    • Python → Run time (dynamic type binding) 1. Static type binding
    • 변수 선언 시 type 결정
    • C, C++, Java
    • language rule 에 의해 변수 이름에 이미 type 이 할당된 언어 존재 ex) in FORTRAN → 변수명이 I, J, K 면 int type
  1. Dynamic type binding
    • 실제 assignment 일어날 때 (run time) type 결정
    • JS, Python, Ruby
    • 장점 : Flexibility (Generic 프로그램 작성 쉬움)
    • 단점 : Compile 시 type error 발견 어려움

◆ Storage Binding

  • 변수의 address 가 언제 binding 되는가?
    1. Static variable
    • global 변수
    • 프로그램 시작 전 미리 할당 (load time) 1. Stack dynamic variable
    • procedure 안에 만들어진 local 변수
    • type 할당 → compile time
    • 함수가 호출되었을 때 (run time) address 할당
    • recursion 을 위해 자주 사용
    • 같은 stack 공간 재사용 가능 1. explicit Heap Dynamic Variale
    • malloc 과 같은 함수로 프로그래머가 직접적으로 할당하는 변수
    • 프로그래머가 free 할 때까지 사용하기에 stack 이 아닌 heap 에 저장
    • pointer 변수 통해 참조 1. implicit Heap Dynamic variable
    • 프로그램에 의해 자동으로 값이 assign 될 때에만 address 할당
    • 자동적 할당 (PHP, JavaScript) 등
    • 그때 그 type 에 맞게 memory 할당

✦ Type Checking

  • operator 와 operand 들이 서로 호환 가능한 타입인가?
  • 호환 불가능 → compiler 가 error 알림
  • 몇몇 compiler 는 자동 형변환 (coercion) 통해 호환 가능하게 만듬

✦ Strong Typing

  • Strongly typed language
    • 프로그램의 모든 변수가 static type binding 인언어
    • type error 항상 발견 가능
  • C, C++ : strong typed language X → scanf type checking 안함

✦ Lifetime & Scoping

◆ Lifetime

  • 시간적 개념
  • 변수가 특정 memory cell 과 binding 되어 있는 시간
  • global 변수 : 프로그램 시작 전부터 끝날 때까지
  • local 변수 : 선언된 procedure 안까지

◆ Scope

  • 공간적 개념
  • 변수가 visible (사용 가능) 한 영역
  • global 변수 : 프로그램 전체
  • local 변수 : local 변수가 선언된 procedure 안

✦ Scope

◆ Static Scope

  • 대부분의 언어가 사용

  • 계층적 구조 - scope 가 nest 된 구조

  • Static Scoping rule : 내 지역 안에서 찾아보고 없으면 더 밖의 영역 찾는다. ex) 서강대에 없으면 대흥동에서 찾고, 없으면 마포구에서 찾고, 없으면 서울에서 찾고, 없으면 한국에서 찾고, 없으면 global 에서 찾기

    • compile time 에 결정
  • procedure 아니어도 {} 통해 nest 가능
  • nested subprogram 가능 (Ada, JavaScript, Fortran, F#, Python)
    • 함수 내부에함수 선언
  • 문제점
    • too much access

    • 잘못된 함수 호출 compiler 가 잡지 못함

      • visible 하면 안되는 것들이 보임

◆ Dynamic Scope

  • 변수의 scope → subprogram 의 호출 순서 기반 결정
    • run-time 에 결정
    • 자신을 호출한 함수의 scope 를 찾음
  • parent
    • static parent : 구조적으로 외부에 있는 함수 (ex. sub1 의 static parent 는 big )
    • dynamic parent : 함수를 실제로 호출한 함수 (ex. sub1 의 dynamic parent 는 sub2 )
  • 거의 사용되지 않는 방법
  • 장점 : parameter 넘길 필요 X
  • 단점 : type checking 어려움, 신뢰성 ↓

✦ Referencing Environments

  • 어떤 Statement 에서 visible 한 변수들의 집합

    1. x, y → sub1 / a, b → example
    2. x → sub3 / a, b → example
    3. x → sub2 / a, b → example
    4. a, b → example

✦ Named Constant

  • storage binding 이 일어날 때 value binding 이 동시에 + run time 중 값이 바뀌지 않음
  • #define 과는 다른 방식 : #define 은 전처리 단계
  • Readability ↑

✦ Variable Initialization

  • 초기화
  • 대부분의 언어 : storage binding + value binding
    • 수행 도중 value 바뀔 수 있음

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