대바보의 끄적끄적

JVM

Java Virtual Machine

컴파일된 Class파일을 실행하는 역할

JAVA를 독립적인 프로그래밍언어로 만들어준다.

자바 실행원리

1. 소스 작성(Code)

- .java파일로 저장

2. 컴퓨터 언어로 변환(Compile)

- .class파일 생성

3. 실행(Run)

JVM은 OS에 종속적이다.

윈도우용,리눅스용 다르다.

핸드폰 충전 어뎁터로 생각하면 된다.

충전선은 usb형식으로 어뎁터만 전기코드에 맞게 꽂아주면 충전선을 바꿀 필요가 없다.

JRE

Java Runtime Environment

자바프로그램이 실행될수있는 환경

JVM이 포함되어 있다.

Java Virtual Machine

- 플랫폼에서 최종적으로 실행시켜준다.

Bytecode Verifier

- 로딩된 Class파일 정보가 플랫폼에서 실행되는데 문제가 없는지 검증한다.

Class Loader

- 컴파일된 Class파일을 메모리에 로딩시켜준다.

세가지로 구성됨.

JDK

Java Development Kit

JRE가 포함되어있고 개발시 필요한 디버깅기능,간단한 DB,샘플예제 등

어플리케이션에 필요한 기능을 제공한다.

함수 포인터

- C언어에서는 함수의 이름을 이용해 특정한 함수를 호출한다.

- 함수 이름은 메모리 주소를 반환한다.

- 함수 포인터는 특정한 함수의 반환 자료형을 지정하는 방식으로 선언할 수 있다.

- 함수 포인터를 이용하면 형태가 같은 서로 다른기능의 함수를 선택적으로 사용할 수 있다.

- 사용법 : 반환 자료형(*이름) (매개변수) = 함수명;

실습내용

함수 이름은 메모리 주소를 반환

형태가 같은 서로 다른기능의 함수를 선택적으로 사용

실습결과

매개변수 및 반환 자료형이 있는 함수포인터

실습내용

실습결과

함수포인터를 반환하여 사용하기

실습내용

실습결과

구조체

- 여러 개의 변수를 묶어 하나의 객체를 표현하고자 할 때 구조체를 사용한다.

+ 배열과는 다름(배열은 동일한 특성을 가진 변수를 나열한것)

- 캐릭터,몬스터,학생,좌표 등 다양한 객체를 모두 프로그래밍 언어를 이용해 표현할 수 있다.

실습내용

구조체의 정의와 선언

- 하나의 구조체 변수만 사용하는 경우 정의와 동시에 선언을 할 수도 있다.

- 이 경우에는 전역변수로 사용된다.

실습내용

실습결과(위 2개의 실습내용 동일)

구조체 정의하기

- typedef 키워드를 이용한다.

- 익명구조체로도 사용가능하다.

- 구조체가 포인터 변수로 사용되는 경우 내부 변수에 접근할 때 화살표(->)를 사용한다.

실습내용

실습결과

동적 메모리 할당의 개념

- 일반적으로 C언어에서 배열의 경우 사전에 적절한 크기만큼 할당해주어야한다.

- 우리가 원하는 만큼만 메모리를 할당해서 사용하고자 한다면 동적 메모리 할당을 사용한다.

- 동적이라는 말의 의미는 '프로그램 실행 도중에'라는 뜻이다.

동적 메모리 할당 함수

- C언어에서는 malloc() 함수를 이용해 원하는 만큼의 메모리 공간을 확보할 수 있다.

- malloc() 함수는 메모리 할당에 성공하면 주소를 반환하고, 그렇지않으면 null을 반환한다.

- malloc() 함수는 <stdlib.h> 라이브러이에 정의되어 있다.

- 사용법 : malloc(할당할 바이트 크기);

실습내용

실습결과

동적 메모리 할당을 수행할 때마다 할당되는 포인터의 주소값은 변칙적이다.

동적으로 할당된 변수는 <힙 영역>에 저장된다.

지역변수,매개변수는 <스택 영역>에 저장된다.

전통적인 C언어에서는 스택에 선언된 변수는 따로 메모리 해제를 해주지않아도 된다.

반면에 동적으로 할당된 변수(힙영역)는 반드시 free() 함수로 메모리 해제를 해주어야한다.

메모리 해제를 하지 않으면 메모리 내의 프로세스 무게가 더해져 언제가는 오류가 발생한다.

메모리 누수(Memory Leak) 방지는 코어 개발자의 핵심 역량이다.

실습내용

실습결과

동적으로 문자열 처리하기

- 일괄적인 범위의 메모리를 모두 특정한 값으로 설정하기 위해서는 memset()을 사용한다.

- 사용법 : memset(포인터,값,크기); 

- 한 바이트 씩 값을 저장하므로 문자열 배열의 처리 방식과 흡사하다.

- 따라서 memset() 함수는 <string.h> 라이브러리에 선언되어 있다.

실습내용

실급결과

동적 메모리 할당을 이용해 프로그램이 실행중인 도중에 메모리 공간을 배정받을 수 있다.

동적으로 할당 받은 프로그램은 반드시 명시적으로 free() 함수를 이용해 할당 해제를 해야만한다.

시스템콜

응용프로그램,운영체제,컴퓨터하드웨어(시스템 리소스)관계

도서관으로 비유

- 운영체제는 도서관

- 응용프로그램은 시민

- 컴퓨터 하드웨어는 책

- 운영체제의 역할

+ 시민은 도서관에 원하는 책(자원)을 요청함

+ 도서관은 적절한 책(자원)을 찾아서, 시민에게 빌려줌

+ 시민이 기한이 다 되면, 도서관이 해당 책(자원)을 회수함

실제관계

- 운영체제는 응용 프로그램이 요청하는 메모리를 허가하고, 분배한다.

- 운영체제는 응용 프로그램이 요청하는 CPU 시간을 제공한다.

- 운영체제는 응용 프로그래밍이 요청하는 IO Devices 사용을 허가/제어한다.

사용자,응용 프로그램, 운영체제, 컴퓨터 하드웨어와의 관계

- 사용자 <-> 응용프로그램,쉘 <-> API <-> 시스템콜 <-> 운영체제 <-> 하드웨어

+ 쉘,API 프로그래머가 사용(프로그래밍언어는 API 사용법)

+ 뒷부분(시스템콜 <-> 운영체제 <-> 하드웨어)도 잘알아야한다.

운영체제는 사용자 인터페이스 제공

- 쉘(Shell)

+ 사용자가 운영체제 기능과 서비스를 조작할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 프로그램

+ 쉘은 터미널 환경(CLI)과, GUI 환경 두 종류로 분류한다.

운영체제는 응용 프로그램을 위해서도 인터페이스를 제공한다.

- API (Application Programming Interface)

+ 함수로 제공

+ open() <-C언어 파일오픈

+ 시민이 도서관에서 책을 빌리려면 신청서를 작성해야한다.

- 보통은 라이브러리(library) 형태로 제공한다.

+ 운영체제에 요청할 함수들을 종류별로 묶어둔것.

+ C library

시스템 콜

- 시스템 콜 또는 시스템 호출 인터페이스

- 운영체제가 운영체제 각 기능을 사용할 수 있도록 시스템 콜이라는 명령 또는 함수를 제공한다.

- API 내부에는 시스템콜을 호출하는 형태로 만들어지는 경우가 대부분이다.

운영체제를 만든다면?

- 운영체제를 개발한다. (Kernel)

- 시스템 콜을 개발

- C API(library) 개발

- Shell 프로그램 개발

- 응용프로그램 개발

운영체제와 시스템콜

- 시스템콜 정의 예

+ POSIX-API(리눅스에 기반으로 제공),윈도우 API

  명령어로 접근한다.

시스템콜 : 운영체제 기능을 호출하는 함수

API : 각 언어별 운영체제 기능 호출 인터페이스 함수

2차원 배열의 필요성

- 2차원 배열은 굉장히 많은 목적으로 사용된다.

- 행렬 데이터를 표현할 때, 그래프 알고리즘을 처리할 때, 다수의 실생활 데이터를 처리할 때 등이다.

- 흔히 우리가 보는 표 구조가 2차원 배열과 흡사하다(ex:수학,영어,국어성적)

+ 호날두 85 97 79

+ 메시 88 54 56

2차원 배열의 초기화

- 2차원 배열은 1차원 배열 중첩되었다는 의미로 []를 두 번 연속하여 사용한다.

+ 자료형 배열이름 [행][열] = { {값,값},{값,값} }

실습내용

실습결과

다차원 배열

- 2차원 배열 이상의 다차원 배열 또한 사용할 수 있다.

- 컴퓨터는 기본적으로 화면에 2차원 형태만 출력할 수 있다.

실습내용

실습결과

포인터 배열의 구조분석

- 배열은 포인터와 동일한 방식으로 동작한다.

- 배열의 이름은 배열의 원소의 첫 번째 주소가 된다.

- 유일한 차이점은 포인터는 변수,배열의 이름은 상수이다.

- 포인터는 연산을 통해 자료형의 크기만큼 이동한다.

- 정수(int)형 포인터는 4바이트(Bytes)씩 이동한다.

포인터배열 구조 예제

- 포인터는 벼수여서 값이 변경된다.

실습내용

실습결과

2차원 배열 포인터 처리방법

프로그램 메모리 주소

- 컴퓨터에서 프로그램이 실행되기 위해서는 프로그램이 메모리에 적재되어야한다.

- 당연히 프로그램의 크기를 충당할 수 있을 만큼의 메모리 공간이 있어야한다.

- 일반적인 컴퓨터의 운영체제는 메모리 공간을 네 가지로 구분하여 관리한다.

+ 코드영역 - 소스코드

+ 데이터영역 - 전역변수,정적변수

+ 힙영역 - 동적할당변수

+ 스택영역 - 지역변수,매개변수

전역변수

- 전역변수(Global Variable)란 프로그램의 어디서든 접근 가능한 변수를 말한다.

- main함수가 실행되기도 전에 프로그램의 시작과 동시에 메모리에 할당된다.

- 프로그램의 크기가 커질 수록 전역 변수로 인해 프로그램이 복잡해질 수 있다.

- 메모리의 데이터영역에 저장된다.

실습내용

실습결과

지역변수

- 프로그램의 특정한 블록에서만 접근가능하다.

- 함수가 실행될때마다 메모리에 할당되어 함수가 종료되면 메모리에서 해제된다.

- 메모리의 스택(Stack)영역에 기록된다.

실습내용

실습결과

정적변수

- 정적변수(Static Variable)는 특정한 블록에서만 접근할 수 있는 변수이다.

- 프로그램이 실행될 때 메모리에 할당되어 프로그램이 종료되면 메모리에서 해제된다.

- 메모리의 데이터 영역에 적재된다.

실습내용

실습결과

레지스터변수

- 레지스터변수(RegisterVariable)은 메인 메모리 대신 CPU의 레지스터를 사용하는 변수이다.

- 레지스터는 매우 한정되어 있으므로 실제로 레지스터에서 처리될 지는 장담할 수 없다.

실습내용

실습결과

함수의 매개변수가 처리될 때

- 함수를 호출할 때 함수에 필요한 데이터를 매개변수로 전달한다.

- 전달 방식은 1: 값에 의한 전달 방식, 2 : 참조에 의한 전달 방식이 있다.

- 값에 의한 전달 방식은 단지 값을 전달하므로 함수 내에서 변수가 새롭게 생성된다.

+ 지역변수에 가깝다.

- 참조에 의한 전달 방식은 주소를 전달하므로 원래의 변수 자체에 접근할 수 있다.

+ 전역변수에 가깝다.

+ 매개변수로 포인터 변수를 보내는것이다.

실습내용

실습결과

문자

- C프로그램의 문자는 아스키 코드를 따른다.

- 아스키 코드는 0~127중의 1바이트로 구성되며 주요 문자를 출력하도록 해준다.

+ 0 = 48, A = 65, a = 97

- 컴퓨터는 내부적으론 다 숫자로 처리한다.

버퍼

- 문자열을 처리할 때 버퍼의 개념이 많이 사용된다.

- 버퍼(buffer)란 임시적으로 특정한 데이터를 저장하기 위한 목적으로 사용한다.

- C 프로그램은 기본적으로 사용자가 의도하지 않아도 자동으로 버퍼를 

  이용해 입출력을 처리한다.

  - scanf로 5를 입력하게되면 버퍼에 5를 입력할때 입력된 엔터도 저장되게된다.

    while((temp = getchat()) != EOF && temp != '\n') {} 구문으로 엔터를 제거해준다.

실습내용

실습결과

문자열

- 문자열은 말 그대로 문자들의 배열이다

- 문자열은 컴퓨터 메모리 구조상에서 마지막에 널(NULL) 값을 포함한다.

+끝을 알기위해 NULL(\0) 한자리가 추가된다.

문자열과 포인터

- 문자열 형태로 포인터를 사용하면 포인터에 특정한 문자열의 주소를 넣게된다.

- 예를들어 char *a = "Hello World"라는 문자열이 입력되면 읽기 전용으로 

  메모리 공간에 넣고 그 위치를 처리한다.

- 위에 방식을 "문자열 리터럴"이라고 한다.

- 문자열리터럴방식은 컴파일러가 알아서 메모리 주소를 결정한다.

  - gets()함수를 이용하게 문자배열의 길이를 제한할 수 없다.

    gets_s()함수를 사용하여 문자배열 크기만큼 입력받고 넘을경우 런타임 오류를 낸다.

실습내용

실습결과

문자열함수

- strlen()은 문자열의 길이를 반환한다.

- strcmp()는 문자열1이 문자열2보다 사전적으로 앞에 있으면 -1, 뒤에 있으면 1을 반환한다.

- strcpy()는 문자열을 복사한다.

  기본적으로 C언어에선 a = b같은 방법으로 복사가 안된다.

- strcat()는 뒤에 있는 문자열을 앞에 있는 문자열에 합친다.

- strstr()은 긴 문자열에서 짧은 문자열을 찾아 그위치를 반환한다.

  짧은 문자열을 찾은 주소 값 자체를 반환하므로 단순히 출력하면

  찾은 이후 모든 문자열이 반환된다.

실습내용

실습결과

포인터의 개념

- 변수는 그 자체로 자신의 자료형에 맞는 값을 저장한다.

- 포인터(Pointer) 변수는 특이한 변수로, 메모리 주소를 저장한다.

- 포인터는 특정한 변수 자체가 존재하는 메모리 주소값을 가진다.

+ int a = 5; 의 주소값 : 0xAFB03954

  int *b = &a; 의 값 : a의 메모리 주소 0xAFB03954

  int *b 도 변수이기때문에 주소값을 가진다.

- int *b = &a;에서 *(포인터 변수 선언)은 포인터 변수임을 알려주기 위한 목적이다.

  &는 변수 앞에 붙어서 변수의 메모리 시작 주소값을 구한다.

- 따라서 위에 *b는 5라는 값 자체가 된다. 

- *(간접참조연산자) : 현재 포인터가 가르키고있는 주소에 들어있는 값을 참조한다.

 실습내용

실습결과

- 실제로 int a = 5; 와 같이 변수를 할당하면 메모리 주소상에서는 4Byte를 차지한다.

+ 메모리주소를 한칸에 1Byte씩 표현한다면 4칸을 차지한다.

실습내용 : 배열 각 원소의 주소 값 출력하기

십습결과 : 주소값이 4씩 증가하는것을 확인할 수 있다.

포인터의 강력한 기능

- 포인터는 컴퓨터 시스템의 특정한 메모리에 바로 접근할 수 있다.

- 기존에 존재하던 중요한 메모리 영역에 접근하지 않도록 해야한다.

+ int *a = 0x1234123;

  *a = 0;

  이렇게 구현한다면 메모리 0x1234123가 무슨 일을하는지 모르기에 위험하다.

다중포인터

- 포인터의 포인터도 존재할 수 있다.

- 포인터도 메모리에 기록되는변수이다. 

- 포인터를 여러개 겹칠 수 있다.

실습내용

실습결과

배열과 포인터관계

- 배열과 포인터는 사실 동일하다.

- 배열을 선언한 이후에는 그 이름 자체를 포인터 변수처럼 쓸 수 있다.

포인터(핵심)

- 포인터는 특정한 변수가 메모리 상에 존재하는 위치 주소를 저장한다.

- 포인터는 특정한 메모리 주소에 바로 접근할 수 있으므로 조심스럽게 사용해야한다.

함수

- 함수는 입력을 받아 처리한 뒤에 출력하는 구조를 가진다.

+ 입력 -> 함수(값처리) -> 출력

- 함수는 특정한 기능에 대한 소스코드가 반복되는 것을 감소하게해준다.

- 함수를 만들어 묶어놓은것을 라이브러리라고 한다.(패키지형태)

- 함수의 형태는 다음과 같다.

+ 매개변수,return 값은 없을 수 있다.(void)

반환자료형 함수명(매개변수){

return 반활할 값;

}

실습내용 - mian함수에서 add 함수를 이용하여 출력하기

실습결과

재귀함수

- 재귀함수란 자기 자신을 포함하는 함수

- 기본적으로 자기 자신을 계속불러낸다.

- 따라서 반드시 재귀 종료 조건이 필요하다.

실습내용 - 숫자 입력시 자기 자신을 1이 될때까지 자기자신을 호출한다.

실습결과

아래 결과에서 보면 factorial 함수가 자기 자신을 계속 호출하는 것을 볼수 있다.

따라서 5 * 4 * 3 * 2 * 1이 실행된다.

함수정리

- C언어는 함수로 시작해서 함수로 끝난다.

- 재귀함수는 반복적으로 자기 자신을 불러내므로 

  경우에따라 무한루프가 일어날 수 있어 조심해야한다..

배열

- 변수가 여러개 필요할때 사용하기 유용하다.

- 배열을 사용안할시 int a,int b,int c...형식으로 해야한다.

- 간단하게 동일한 자료형을 여러개 담을수 있는것을 배열이라고 한다.

- 배열은 인덱스,데이터 조합이다.

+ 인덱스는 0부터 시작하고, 데이터는 입력된 값이다.

- 배열 선언 방법

+ 자료형 배열명[배열의 크기] = {초기화 값};

- INT_MIN은 #include <limits.h>로 사용한다.

- INT_MIN은 최대값을 구하기위해 자주 사용하는 상수이다(int형 최솟값 반환).

- 반대로 INT_MAX도 있다.

문자열과 배열

- 원시적인 C언어는 기본적으로 자체적인 문자열 자료형을 제공하지 않는다.

- C언어는 문자(char)를 여러 개 묶어 놓는 형태로 문자열을 표현한다.

+ char a[20] = "TEST";

실습내용

실습결과

조건문

- 조건의 개수가 적을때 if문, 많을때는 switch문을 사용한다. 

if문

- if문 내부의 조건을 검사해 프로그램의 진행 결로를 결정한다.

- if문은 조건의 개수가 많지 않을때 사용하는것이 유리하다.

if (조건1) {

//조건 1에 부합할 때

}else if (조건2) {

//조건 1에 부합하지 않고 조건2에 부합할 때

}else{

//위 조건들에 모두 부합하지 않을때

}

실습 내용

실습 결과

Switch문

- 다양한 조건이 존재할 때 사용하면 소스코드를 짧게 유지할 수 있다.

- 조건을 정확히 판별할때 유용하게 사용가능하다.

- swtich문은 조건에 부합하는 경우 아래쪽의 case도 모두 만족시킨다.

- 따라서 일반적인 경우case문의 마지막에 break를 넣어 특정부분만 실행시키도록한다.

switch (확인 대상) {

case 값1:

//값 1에 부합할 때

break;

case 값2:

//값 2에 부합할 때

break;

Default:

//모든경우

}

실습 내용

실습결과

반복문

for문

- for문 내부의 조건에 부합하면 계속해서 실행한다.

- 반복문을 탈출하고자 하는 위치에 break 구문을 삽입한다.

주의할점

- 무한루프

+ 무한루프란 종료 조건 없이 무한반복되는 것을 말한다.

+ 일부러 무한루프를 만드는 경우는 거의 없고 개발자의 실수로 인해 발생한다.

for( 초기화; 조건; 반복 끝 명령어) {

//반복적으로 실행할 부분

}

실습 내용

실습 결과

while문

- while문의 조건에 부합하면 계속해서 반복한다.

- 반복문을 탈출하고자 하는 위치에 break 구문을 삽입한다.

while (조건) {

//반복적으로 실행할 부분

}

실습 내용

실습 결과

중첩된 반복문(2중for문)

- 중첩된 반복문이란 반복문 내부에 다른 반복문이 존재하는 형태의 반복문을 말한다.

- 반복문이 중첩될수록 연산 횟수는 제곱형태로 늘어난다.

실습내용

실습결과

for문과 while문의 관계

- 모든 for문은 while문으로 변경할 수 있으며 모든 while문은 for문으로 변경할 수 있다.

- C언어 소스코드가 최적화 되면서 어셈블리어 단에서는 동일한 명령어로 동작한다.