# [프로그래밍 언어] 6. Subprograms ## 추상화 --- - **프로세스 추상화**: 부프로그램의 형식으로 같은 문장을 반복하여 작성하지 않음 - **데이터 추상화**: 사용자가 정의한 추상 데이터 타입 ## 부프로그램 --- ### 부프로그램 ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/223829_pt5QFxKgHfA1bNtRfh?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) - 인터페이스와 동작을 서술 - 단일 진입점 - 호출 프로그램의단위는 피호출 부프로그램의 실행 중 중단 - 실행이 끝났을 때 제어는 항상 호출 프로그램에게 돌아감 - **부프로그램의 머리부**: 부프로그램 정의 → 이름 제공, 매개변수 리스트 지정 - **부프로그램의 몸체** - C, C++: {중괄호}, 시행하지 않아도 함수 번역 - Java: {중괄호}, 매개변수가 다르면 매개변수 오버로딩 → 정적 타입 언어 - Python: 들여쓰기, def 만날때까지 존재 X → 인터프리터 언어 (if-else로 오버라이딩) ```javascript #include int add(int, int); // 함수 선언 -> 헤더 파일에 위치 int main(void){add(2, 1);} // 함수 호출 int add (int x, int y){} // 함수 정의 ``` - **매개변수 프로파일:** 형식 매개변수의 개수, 순서 및 타입 - **매개변수 프로파일** - **프로시저**: 매개변수 프로파일 - **함수**: 매개변수 프로파일 + 반환 타입 - **부프로그램 선언**: 프로토콜 제공, 몸체 X → 전방참조를 제공하지 않는 언어에서 필요 - **부프로그램 호출**: 명시적 요청 - **활성 프로그램**: 시작 O, 끝 X ### 프로시저와 함수 - **프로시저**: 반환값 X → 가시적인 변수 / 데이터 전달 허용 매개변수를 변경하여 결과 전달 - **함수**: 반환 값 O → 순수 함수는 함수 부작용 X (외부 정의 변수 수정 X, 반환 값만 결과 전달) - 프로시저가 없는 언어는 값을 반환하지 않는 void 등의 함수 제공 - **사용자 정의 연산자 정의** 가능 → 대부분의 언어는 연산자를 중복하는 것을 허용 ### 매개변수 **부프그램** - **메소드가 아닌 부프로그램**: 클래스 외부에 독립적으로 존재 - **비지역변수**: 함수의 외부에서 선언된 변수 → 가시적 변수 직접 접근 시 신뢰성↓ - **매개변수 전달**: 함수 호출 시 전달되는 지역변수 → 유연성 제공 - **메소드**: 클래스 내부에에서 객체나 클래스에 의존 - 메소드가 호출된 객체에 속함 - 비지역 데이터 접근 시 신뢰성 문제 → 클래스 변수 메소드 접근 최소화 - C언어와 마찬가지로 함수 부작용(함수가 결과값 이외 다른 상태 변경)이 발생한다 **형식 매개변수와 실 매개변수** ```javascript def add(a, b): return a + b # 형식 매개변수 a, b result = add(3, 5) # 실 매개변수: 3, 5 ``` - **형식 매개변수**: 부프로그램 머리부 매개변수 → 실행 시간 바인딩 (호출 될 때만 기억장소 바인딩) - **실 매개변수:** 형식 매개변수에 바인딩되는 매개변수 = 호출문에서의 매개 변수 **바인딩** ```javascript # 형식 매개변수: income, tax_rate, exemptions # 키워드 매개변수: exemptions=1 -> 디폴트 값은 1 float compute_pay(float income, float tax_rate, int exemptions=1) ``` - **위치 매개변수**: 형식 매개변수와 실 매개변수는 위치 기반하여 대응 → 효율적, 안전 - **키워드 매개변수**: 리스트가 긴 경우 형식 매개변수 이름이 실 매개변수와 함께 호출 (순서 자유) - **디폴트값**: 실 매개변수가 전달되지 않을 때 사용 - **가변개수 매개변수**: 실 매개변수는 호출 매개변수 개수와 일치해야함 → 최근엔 컴파일 오류 ### 부프로그램 설계 고려 사항 1. 지역 변수 **정적 할당 / 동적 할당** 여부 결정 2. 부프로그램의 정의가 **중첩 Nested** 될 수 있는가 3. **매개변수-전달 방법** 4. 부프로그램의 **이름이 매개변수**로 전달될 수 있는가에 대한 여부 5. 부프로그램의 **중복 overloaded** 또는 **포괄형 generic** 부프로그램으로 허용하는가 1. **중복**: 동일한 참조 환경 내 다른 부프로그램과 같은 이름 2. **포괄형**: 다른 타입의 데이터에 계산을 수행 3. **클로저**: 중첩 부프로그램과 중첩 부프로그램의 참조 환경 ## 지역 참조 환경 --- ### 지역 변수 - 부프로그램은 **지역 참조 환경을 정의** ```javascript int adder(int list[], int listlen){ static int sum = 0; // 정적 int count; // 스택 동적 -> 대부분의 언어에서 디폴트로 스택 동적 for(count = 0; count < listlen; count++) sum+=list[count]; return sum; } ``` **스택동적** - 부프로그램이 실행을 시작할 떄 기억 장소에 바인딩 → 실행이 끝날 때 기억장소 해제 - 장점: 유연성을 제공 (재귀 부프로그램) - 단점: 할당, 초기화, 해제하는 시간 비용 필요 / 과거 민감형이 될 수 없음 **정적** - 장점: 스택-동적 변수에 비해 효율적 / 오버헤드가 없음 / 직접적으로 접근 - 단점: 재귀 호출 부프로그램 지원 못함 ### 중첩 부프로그램 - 부프로그램 (A)를 부프로그램 (B)안에 정의 → **정적 영역**이 일반적으로 사용 - 포함 부프로긂에 있는 비지역 변수에 대한 접근 허용 - Java 8 이후 람다식에서 허용 / Python 부프로그램 중첩 허용 ## 매개변수-전달 방법 --- ### 매개변수 전달 ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/223950_IAbju4snXN2fL9BHvN?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) - **값 복사 / 접근 경로 (단순 포인터, 참조)** - **입력 모드**: 값 전달 - **출력 모드**: 결과 전달 - **입출력모드**: 값-결과 전달, 참조-전달, - 이름-전달 ### 입력 모드 - 값 전달 ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/224026_ba9VpBMgRTnt9IPMGK?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) **값 전달** - 매개변수가 값으로 전달될 때 형식 매개변수를 초기화 → 형식 매개변수는 지역 변수로 사용 - 값을 **스택 장소**에 저장 - 장점: 값 전달은 보통 **복사**로 구현 → 연결 비용과 접근 시간이 빠르다 - 단점: 부가적인 기억 장소가 할당되어야 한다 → 배열 처럼 사이즈가 크면 비용이 많이 필요 ### 출력 모드 - 결과 전달 ```javascript void Fixer(out int x, out int y){ x = 17; y = 35; } f.Fixer(out a, out a); ``` ```javascript void DoIt(out int x, out int index){ x = 17; index = 42; } sub = 21; f.DoIt(list[sub], sub); ``` **결과 전달** - 형식 매개변수는 지역변수 처럼 사용 → 반환되기 바로 전에 실 매개변수로 전달 됨 - 값-전달의 반대로구현 → 실 매개변수에 배정된 값은 **스택**에 놓여짐 - 장점: 연결 비용과 접근 시간 관점에서 빠르다 - 단점: 추가적인 기억 장소와 복사 연산 필요 / 실 매개변수와 충돌 - `f.Fixer(out a, out a)`: x, y에 다른 값을 반환할 수 있음 → 복사 순서가 값 결정 - `f.DoIt(list[sub], sub);`: `index=42` 실행 순서에 따라 `list[sub]`가 달라짐 ### 입출력 모드 - 값 결과 전달, 참조 전달, 이름 전달 **값 결과 전달** - 값 전달 + 결과 전달 →값-결과 전달 (복사 전달) - 형식 매개변수를 초기화하는 데 사용 → 지역변수로 사용 (값은 실 매개변수로 반환) - 스택 장소는 호출에 의해서 초기화, 지역변수 처럼 사용 - 장점: 별칭 상황 제거 가능 - 단점: 값 전달, 결과-전달의 단점을 모두 포함 **참조 전달** - 접근 경로를 피호출 부프로그램에 전달 → 실 매개변수를 공유 - 실 매개변수의 주소가 스택에 놓여짐 - 리터럴: 리터럴 주소 / 표현식: 표현식의 결과값 저장된 메모리 셀의 주소를 스택에 - 리터럴, 표현식 → 값을 변경하는 것을 컴파일러가 막아야 함 - 장점: 시간과 기억 장소 관점에서 효율적 → 기억 장소 중복 X, 복사 X - 단점: - 간접 주소 → 느림 - 부주의하고 오류적인 변화 → 실 매개변수를 행해질 수 음 - 별칭 생성 → 가독성↓, 신뢰성↓, 검증 어려움 ```javascript // 별칭 생성 방법 // 1. 실 매개변수 사이 충돌 void fun(int &first int &second){...} fun(total, total); // 2. 배열 원소 사이의 충돌 fun(list[i], list[j]) // i = j // 3. 배열의 원소 vs 배열 fun(list[i], list); ``` ```javascript // 4. 형식 매개변수 vs 비지역변수 int *global; // tree의 root void sub(int *param){...} void main(){ sub(global); } ``` **이름 전달** - 광범위하게 사용되는 언어에서 사용되지 않음 ### **매개변수 부프로그램 스택** ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/224101_LcKMRhUQY8sNviL2qR?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) - 값 전달 매개변수: 값을 스택 장소에 복사 - 결과 전달 매개변수: 값 전달의 반대 - 값-결과 전달 매개변수: 값-전달 + 결과-전달 - 참조-전달 매개변수: 실매개변수 주소가 스택에 저장 ```javascript void swap(int *a, int *b) { int tmp; tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; a = 1000; } ``` ```javascript void swap(int *a, int *b) { *a += *b; *b = *a - *b; *a = *b - *a; } ``` ### 언어별 **일반적인 언어** - C: 값 전달 - C++: 값 전달 (참조 타입 → 역 참조 가능) - Java: 값 전달 (참조 변수로 전달, 스칼라 X, 객체는 가능) - Python: 배정 전달 (참조 변수 → 참조 전달 → 값 전달) ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/224227_5uCmYjcvuxPLENN1D8?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) ```javascript address(mat[i, j]) = address(mat[0, 0]) + i * number_of_columns + j *(mat_ptr + (i * num_cols) + j) = x; ``` **다차원 배열** - C: 행 우선 순서 → 기억 장소 - 사상 함수 (실행 시간 서술자 X → 열 개수 필요), - 각 행은 다른 길이 가능 - Java: 배열은 1차원 → 원소가 배열이 될 수 있음, 각 행은 다른 길이 가능 ## 간접 부프로그램 호출 --- - **이벤트 처리**: 거의 모든 Web응용에서 사용 - **콜백**: 호출된 부프로그램 자업 종료 시 호출자에게 알리는 이벤트 ```javascript int myfun2(int, int); // 함수 선언 int (*pfun2) (int, int); // 함수 포인터를 생성 ... pfun2 = myfun2; // 포인터에 배정 ... (*pfun2)(first, second); // 역참조 ... pfun2(first, second); // 역참조 X ``` ```javascript f = foo ``` - C, C++: 포인터 - Python: 소괄호 X → 함수 포인터 - Java: 포인터 X ## 중복 부프로그램 --- **중복 연산자** - 피연산자의 타입에 의해서 결정 **중복 부프로그램** ```javascript int fun(int x) float fun(int x) void fun(float b=0.0) void fun() ``` - 같은 참조환경, 다른 부프로그램과 이름이 같은 부프로그램 - 고유한 프로토콜을 가짐 → 실 매개변수 리스트, 반환 값 타입으로 결정 - C, Java: 같은 이름 부프로그램(오버로딩) → 변수 타입으로 모호함 해결 - 혼합형 표현식 → 모호성 제거 X → 일부는 컴파일 실패 ## 포괄형 부프로그램 --- - 소프트웨어 재사용 → 생산성 증가의 중요한 공헌자 - 여러 개의 다른 부프로그램 생성 필요성을 줄이면 재사용성 증가 가능 - **다형 부프로그램**: 활성화 시점마다, 다른 타입의 매개변수를 취할 수 있는 부프로그램 - 중복 부프로그램의 특이 다형성을 제공 - **부타입 다형성**: 객체-지향 프로그래밍 언어들이 일반적으로 지원하는 다형성 (타입 ) - **매개변수 다형성**: 포괄형 매개변수 → **포괄형 부프로그램** ## 함수 설계 고려 사항 --- - **함수 부작용**: 명령형 언어 (별칭) ↔ 순수 함수 언어 - **반환 타입**: 명령형 언어들은 반환 타입을 제한 - C: 배열, 함수를 제외한 모든 타입 - Python: 모든 타입 값 반환 가능 - Java: 메소드를 제외한 임의의 타입이나 클래스 - **반환 개수**: 명령형 언어들은 한 개의 값만 함수로 반환 가능 - Ruby: 값이 없을 경우 nil 반환, 배열 반환 - Python: 튜플 반환 ## 사용자-정의 중복 연산자 --- ```javascript def __add__(self, second): return Complex(self.real + second.real, self.image + second.image) ``` - 메서드 오버로딩 → 파이썬 불가능 → profile로 구분 X - Java: 객체 설정 X → 자동부여 this - Python: 객체 설정 O, 명시적 전달 → self ## 클로저 --- - 부프로그램과 +부프로그램의 참조 환경 - **중첩 부프로그램 허용하지 않는 경우**: 클로저 지원 X - 호출되는 장소에 관계 없이 접근 가능 - C언어 → 전역변수 DS, 지역변수 stack - **중첩 부프로그램 허용**: 클로저 지원 O - 부프로그램이 매개변수 전달 - 부프로그램이 변수에 배정되어 호출 - 활성화 기간 무제한 → 힙 동적 ## 코루틴 --- - 실행을 중단했다가 다시 이어서 실행 가능한 서브루틴 - 호출, 피호출 프로그램이 대등한 위치 → 호출 대신 리쥼이라고 부름 - 과거 민감형 정적 지역변수 - Python Generators ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/224311_Y1OVSrd9vWFYOCGevc?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) ![Image](https://upload.cafenono.com/image/slashpagePost/20250103/224318_HganWx0GWUWcYyhj6k?q=80&s=1280x180&t=outside&f=webp) For the site tree, see the [root Markdown](https://slashpage.com/yerim-devnote.md).