프로그래밍 언어 - Primitive Data Type

게시 2023/11/24 업데이트 2023/12/15

By Mascari4615

16 분읽는 시간

💫 기본 데이터 타입 - Primitive Data Type

@ U 기말고사 출제 : 언어가 제공하는 기본 데이터 타입에 대하여 설명하시오.

기본 데이터 타입은 프로그래밍 언어에서 기본적으로 제공되는, 또한 다른 타입으로 정의되지 않는 타입을 말한다.
기본 데이터 타입은 구조화된 데이터 타입(배열, 구조체 등)을 제공하기 위해 활용된다.
하드웨어 반영 기본 데이터 타입: 정수(int), 실수(float)
약간의 비하드웨어적 지원을 받는 기본 데이터 타입도 있을 수 있음

💫 수치 타입

초기부터 오늘날까지 프로그래밍 언어에서 수치 타입은 기본적으로 제공되고 있다.

🫧 정수

현대의 컴퓨터는 다양한 크기의 정수 타입을 지원하고 프로그래밍 언어 또한 이를 반영하여 지원
- Java 부호화 정수 : byte, short, int, long
- C/C++ 부호화/비부호화 정수 : int, unsigned int, short, unsigned short, …
- Python : 길이에 제약이 없는 정수 타입
  - 하드웨어에 의해 직접 지원되지 않는 정수 타입 (비하드웨어적 지원을 받는 정수 타입)
음의 정수 표현
- 부호-크기 표기법
  - 부호 비트가 0이면 양수, 1이면 음수
  - 크기는 절대값을 표현
  - 문제점: 산술 연산을 위한 컴퓨터 하드웨어 제작이 매우 어렵다
- 2의 보수 표기법
  - 음수를 표현하는데 2의 보수 표기법 사용
  - 산술 연산을 위한 컴퓨터 하드웨어 제작이 아주 쉽다
  - 1의 보수를 만든 후 1을 더해줘서 2의 보수를 쉽게 생성 가능

🫧 부동 소수점

실수 값, 하지만 대부분 실수 값에 대한 근사값
산술연산 시에 정확도를 상실한다는 문제점
과거에는 컴퓨터마다 부동 소수점을 표현하는 방식이 달랐으나, IEEE에서 부동 소수점 표현을 표준화 함 -> IEEE 754
- 단정도(Single precision) -> float, 배정도(Double precision) -> double

@ PIC 0001, 0002

🫧 고정 소수점, 십진수

@ PIC 0003

십진수 데이터 타입은 고정된 수의 십진수 데이터를 저장, 소수점은 고정된 위치를 가짐
제한된 범위에 포함된 십진수 값들을 정확하게 저장 할 수 있음
- 사무용 데이터 처리를 위한 기본적인 데이터 타입
컴퓨터의 십진수 표현(BCD: Binary Coded Decimal) 지원 여부
- 사무 시스템 응용 분야를 지원하기 위해 설계된 큰 규모의 대부분의 컴퓨터에서 십진수 데이터 타입을 위한 하드웨어 지원을 포함
- Intel CPU의 경우 제한적 지원
- 하드웨어적으로 BCD처리가 지원되는 경우 하드웨어적으로 처리, 그렇지 않으면 소프트웨어 적으로 처리(에뮬레이팅) 함

  
double doubleTemp = 0.1 + 0.2;
Console.WriteLine(doubleTemp == 0.3); // false

decimal decimalTemp = 0.1m + 0.2m;
Console.WriteLine(decimalTemp == 0.3m); // true

🫧 불리안 타입

참과 거짓을 표현하는 가장 단순한 타입
스위치나 플래그를 표현하는데 사용
- 정수와 같은 타른 타입이 이런 목적으로 사용될 수 있지만 가독성 측면에서, 불리안 타입 사용
한 비트로 구현이 가능하나 컴퓨터에서의 최소한의 접근 단위 때문에 한 바이트로 구현
수치식이 조건식으로 허용되는 언어도 있고, 안되는 언어도 있고
- 0 false, 1 true

🫧 복소수

Python : 복소수와 복소수 연산을 지원, 허수부는 j 혹은 J로 표현

  
>>> (5 + 2j) + (7 + 2j)
(12 + 4j)
>>> (5 + 2j) * (7 + 2j)
(31 + 24j)

🫧 문자

단일 문자 데이터. 문자 데이터는 수치 코딩으로 컴퓨터에 저장
ASCII, ISO 8859-1, Unicode, …

🫧 문자열

…

💫 문자열 - Char String

일련의 문자들로 구성되는 타입
문자열 상수는 출력에 레이블을 부여하기 위해 사용되며, 모든 유형의 데이터인 입력과 출력은 흔히 문자열 관점에서 이루어짐
설계 고려사항
- 문자열이 단순히 문자 배열의 특수한 유형인가 혹은 기본 타입인가?
- 문자열이 정적 길이 혹은 동적 길이를 갖는가?

🫧 문자열과 연산

가장 공통적인 연산 : 배정, 접합, 부분 문자열 참조, 비교, 패턴 매칭, …
배정, 비교의 고려사항 : 길이가 다른 문자열간 배정과 비교는 어떻게 처리할 것인가?
부분 문자열 참조(Substring reference)
- 주어진 문자열의 부분 문자열에 대한 참조 -> 슬라이스(Slices)
in c/cpp
- char 배열로 문자열 저장
  - 반드시 문자 ‘\0’으로 끝나야 함
  - 길이 정보를 따로 저장하지 않고, ‘\0’로 끝을 표시
  - 문자열 리터럴의 경우, 컴파일러가 자동으로 ‘\0’을 첨가
    - i.e. char str[] = “apples”;
- 표준라이브러리를 통해 문자열 연산을 제공
  - 문자열 연산 함수는 ‘\0’을 만날때까지 해당 연산을 수행
    - strcpy, strcat, strcmp, strlen

  
char temp[4] = ['T', 'e', 'm', 'p'];
char temp[5] = ['T', 'e', 'm', 'p', '\0'];
char temp[5] = "Temp"; // 컴파일러가 끝에 \0 추가

// Data 영역에 ReadOnly로 "Temp"가 저장되고
// Stack에서 temp 변수가 "Temp"를 가리킴
char* temp = "Temp"; // 변수 크기 : 주소 크기
char temp[] = "Temp"; // 변수 크기 : 문자 수 만큼

// Heap, malloc으로 만들기

char a[10];
char b[6] = "Hello";
char c = "Hello World";
strcpy(a, c);
printf("%s\n", b); // "d" 출력

C
- 표준라이브러리의 문자열 조작 함수가 안전하지 않음
- 목적지 문자열에서 오버플로우가 발생하는 것을 보호하지 않음
- i.e. strcpy(dest, src) : src가 dest보다 길이가 긴경우 오버플로우가 발생
C++
- 표준 클래스 라이브러리를 통해서 문자열(string) 지원
- C 문자열 라이브러리의 불안정성을 보완하기위해 가급적 string을 사용 권고
Python, JS, Ruby, …
- 문자열을 기본 타입으로 제공하며 Immutable

🫧 문자열 길이 선택사항

정적 길이 문자열
- 문자열 길이는 정적이고 문자열이 생성될 때 설정
  - C++ string 타입
제한된 동적 길이 문자열
- 변수 정의에 선언되고 고정된 최대 길이까지의 가변적인 길이를 갖는 것을 허용
  - C 문자열, C++에서의 C 스타일 문자열
동적 길이 문자열
- 문자열이 최대 길이 제한없이 가변길이를 갖는 것을 허용
  - 동적 기억장소의 할당과 해제로 성능에 부담이 있으나 최고의 유연성을 제공
  - 웹 데이터는 대부분 문자열이다 보니 많이 쓰여서

🫧 평가

문자열 타입은 언어의 작성력에 중요한 영향을 미침
C 스타일의 문자열 지원 방식의 부자연스러움
- C에서는 문자열이 기본 데이터 타입이 아니고 문자 배열로 처리
  - 만약 strcpy가 제공되지 않는다면 문자열의 단순 배정도 루프를 사용해야 함
문자열을 기본 타입에 포함시키는 것의 비용이 많지 않음
- 따라서 오늘날 대부분의 언어에서 문자열을 기본 데이터타입으로 포함
- 단순 문자열 비교나 문자열 접합 연산이 기본 제공

🫧 문자열 타입의 구현

문자열 타입을 하드웨어로 직접 지원할 수 있지만 대부분 문자열 기억공간, 검색, 조작을 구현하기 위해 소프트웨어적으로 접근
문자열이 문자 배열로 표현될 때 (C의 경우) 언어에서 문자열 연산을 거의 제공하지 않음 -> 라이브러리로 제공

💫 레코드 타입

@ U 기말고사 출제 : 레코드 타입에 대하여 설명하고 그 의의를 설명하시오.

각 요소들이 이름으로 식별
구조의 시작부터 오프셋을 통해 접근
- 개개의 원소들이 동일한 타입이나 크기가 아닌 데이터의 모임을 모델링 할 때 빈번하게 사용

@ ? Java 구조체 따로 없는데?
@ TODO: Java 메모리 구조
class loading (code + data)
stack
heap (managed by JVM GC)

🫧 평가_레코드 타입

설계는 간단하며 사용은 안전하다.

vs 배열
- 레코드는 이질적인 데이터를 허용
- 레코드의 요소는 필드로 접근 (색인 X)
- 순서를 고려할 필요가 없음

💫 튜플

레코드 타입과 비슷하나 요소들을 이름으로 명명하지는 않음
- 레코드 타입처럼 요소들이 이질적인 타입으로 구성 가능
Python은 immutable한 튜플 타입을 기본 데이터 타입으로 제공
- 이질적인 요소를 허용하며 요소에 접근시에는 첨자로 접근
튜플은 함수가 여러개의 값을 반환하는 것을 허용하기 위해

@ TODO: Python 괄호 종류에 따른 컨테이너 종류

💫 리스트

C#, Java : 표준라이브러리, List, ArrayList
Python : 기본 데이터 타입
- 대괄호
- mutable (튜플은 immutable)
- 요소 삭제 del temp[1]
Python List Comprehension
- 리스트를 생성하기 위한 매커니즘으로 집합 표기법에 기반
  - [식 for 요소 in 배열 if 조건]
  - i.e. [x * x for x in range(12) if x % 3 == 0]
- 슬라이스 연산도 제공

💫 공용체(Union) 타입

  
union FlexType
{
	int intE1;
	float floatE1;
};

union FlexType el1;
float x;

// ...

eli.intE1 = 27;
x = eli.floatE1;

C/C++는 타입 검사에 대한 언어 지원이 없는 자유 공용체 구조를 제공
- C/C++에서 union 키워드는 union 구조체를 명세하는데 사용
- i.e. el1.floatE1을 x에 배정, 이때 타입 검사를 하지 않음
- 왜 쓰냐? Low-level 시스템 프로그래밍에 공용체를 사용 (임베디드 시스템/네트워크)
변수가 프로그램 실행 중에 다른 시기에 다른 타입의 값을 저장할 수 있는 타입
설계 고려사항
- 타입 검사가 요구되는가?
- 공용체가 레코드에 포함될 수 있는가?
판별 공용체와 자유 공용체
- 자유 공용체: 타입 검사에 대한 언어 지원이 없는 형태의 공용체: C/C++
- 판별 공용체: 공용체 구조에 타입 지시자(판별자)가 포함되어있어서 이를 이용하여 타입 검사를 수행하는 공용체
평가
- 강타입 언어가 아닌 경우, 공용체는 안전성에 문제가 생길 수 있음
  - C/C++ 은 강타입 아님
  - Java/C#은 공용체가 없음
vs 구조체
- 구조체와 같은 문법
- 구조체는 각 요소가 각자의 메모리 공간을 가짐
- 공용체는 모든 요소가 하나의 메모리 공간을 공유
  - 요소들 중 가장 큰 요소 크기 만한 메모리 공간
- 공유하는 똑같은 메모리 공간을 어떤 타입으로 접근하냐 - 어떤 모드로 접근할거냐
왜 씀?
- 메모리 절약
- 현대에는 메모리 널널해져서 구조체 쓰기 공용체는 잘 안쓰는 듯?

💫Computer, 🌒Programming

Programming-Language Data-Type