[카루의 C++ 강좌] 1-3. 변수의 선언과 자료형

변수는 말 그대로 변할 수 있는 수입니다. 변수엔 자료형에 맞는 값을 저장하고 사용할 수 있습니다.

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예를 들어,

int age;

라고 하면 age라는 이름의 int형, 즉 정수형 변수가 선언된 것입니다. int형 변수는 4바이트로, 저장할 수 있는 값의 범위는 -2,147,483,648~2,147,483,647입니다. 일반적으로 쓰기엔 이정도도 차고 넘치죠.

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그럼 이 age란 변수에 나이를 저장해 보겠습니다.

int age;
age = 349;

네, age란 변수에 349를 할당했습니다. 변수에 값을 할당할 때는 대입연산자 '=' 를 사용하여 값을 대입할 수 있습니다. 수학에서의 등호랑은 좀 달라요. 변수명이 반드시 왼쪽에 와야 합니다. 349 = age; 이렇게 하면 작동하지 않습니다.

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변수의 이름은 필요에 따라 지으면 됩니다. 예를 들어 사과의 수를 저장하는 변수라면 apple, 연도를 저장한다면 year 등과 같이 직관적이고, 다루기 쉬운 이름을 변수명으로 하는 게 좋습니다.

그런데 변수명에는 일단 규칙이 있습니다.

변수명 선언 규칙

1. 원칙적으로는 영문 대소문자 및 숫자, 언더바(_)만 사용 가능합니다. 그러나 예외적으로 컴파일러에 따라 한글이 지원되는 경우도 있습니다.

2. 변수명은 숫자로 시작할 수 없습니다.

3. 변수명은 대소문자를 구분합니다.

4. 이미 있는 변수나 함수, C++의 예약어를 변수명으로 사용할 수 없습니다.

   이 네 가지만 기억하시면 됩니다. 길이 제한도 있긴 한데, 워낙 커서 그 길이까지 쓰는 경우는 단 한 번도 없었습니다. 뭐 너무 길면 컴파일러가 알려주겠죠. 중요한 건 위의 네 가지 입니다. 꼭 숙지하시기 바랍니다.

// 올바르게 지어진 변수명
int age;
int people;
int GGHS10;
int Goyang_Global_High_School;

// 잘못된 변수명
int age;             // 위에 이미 age가 있습니다
int pri#ce;          // 언더바를 제외한 특수문자는 사용 불가능합니다.
int var iab le;      // 변수명에 띄어쓰기가 있으면 안 됩니다.
int 2020year;        // 숫자로 시작하면 안 됩니다.
int cout;            // 이건 일단은 가능합니다. 자세한 건 '4-5. 네임스페이스' 참고.

자료형

자료형은 데이터형이라고도 하며, 무엇을 담느냐에 따라 자료형도 다른 것을 선택해야 합니다. 크게 정수, 실수, 문자, bool 자료형으로 볼 수 있습니다.

	자료형(데이터형)	대표 이름(타입)	메모리 크기	값의 범위
	short short int signed short int	short int	2바이트	-32,768 ~32,767
	unsigned short unsigned short int	unsigned short int		0~65,535
	int signed signed int	int	4바이트	-2,147,483,648~2,147,483,647
	unsigned unsigned int	unsigned int		0~ 4,294,967,295
	long long int signed long signed long int	long int	(x32) 4바이트 (x64) 8바이트	(x32) -2,147,483,648 ~2,147,483,647 (x64) –9,223,372,036, 854,775,808~ 9,223,372,036, 854,775,807
	unsigned long unsigned long int	unsigned long int		(x32) 0~ 4,294,967,295 (x64) 0~18,446,744,073,709,551,615
	long long long long int signed long long signed long long int	long long int	8바이트	–9,223,372,036, 854,775,808~ 9,223,372,036, 854,775,807
	unsigned long long unsigned long long int	unsigned long long int		0~18,446,744,073,709,551,615

실수 계열	float	고정소수점	4바이트	3.4E-38 ~ 3.4E+38
	double	부동소수점	8바이트	1.79E-308~ 1.79E+308
	long double		16바이트 (컴파일러마다 다름)

문자 계열	signed char unsigned char	1바이트	부호 있는 문자 부호 없는 문자
	char		문자 한 글자
	char8_t	1바이트	UTF-8 문자
	char16_t	2바이트	UTF-16 문자
	char32_t	4바이트	UTF-32 문자
	wchar_t	윈도우: 2바이트, 나머지: 4바이트	유니코드 문자

와..이렇게 보니까 정말 많네요. 다만 이 표를 모두 외우실 필요는 없습니다. 저도 다 알진 못해요. 그 중에서 가장 많이 쓰이는 자료형에 파란색 강조를 해 두었으니, 참고하세요.

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그리고, signed는 생략이 가능합니다. 또한 short나 long 뒤에 붙는 int도 생략이 가능합니다.

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자, 다양한 변수를 선언하고 값을 대입해볼까요?

int num = 10; // 선언을 하면서 동시에 값을 대입했습니다.
short s1, s2, s3; // 자료형이 같으면 쉼표로 한번에 여러 변수를 선언할 수 있어요.

char ch;
ch = 'A'; // 문자를 대입할 때는 작은 따옴표로 묶어줍니다.

double pi = 3.1415926535;
long long ll = 1000000000000000LL; // int형의 범위를 넘는 아주 큰 수일 경우 LL을 붙입니다.

참고로, 자료형이 저렇게 많긴 하지만 CPU에 최적화 된 자료형은 int이기 때문에 short 등은 잘 쓰이지 않습니다. 일반적으로 정수는 int를, 아주 큰 정수는 long long을, 실수는 double을 많이 사용합니다. C++ 입문자들께서도 UTF를 다룰 일이 없기 때문에 문자는 보통 char을 가장 많이 사용합니다.

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변수는 사용하기 전에 반드시 초기화를 해야 합니다. 변수에 처음으로 값을 대입하는 걸 초기화라고 하는데, 초기화를 안 하면 문제가 생깁니다.

변수는 컴퓨터의 RAM, 즉 메모리 어딘가에 할당이 되는데 (만들어지는데) 이때 메모리 안에 들어있던 값을 가집니다. 다시 말해서 아무값이나 들어있다는 겁니다.

int sum;
sum = sum + 55;

즉, 이렇게 하면 무슨 값을 얻을 지 모른다는 뜻입니다. 따라서 변수를 사용하기 전에 초기화를 (일반적으로 정수형 변수는 0으로 초기화합니다) 해야 합니다. 초기화란 변수에 처음 값을 대입하는(넣는) 행위를 뜻합니다.

int sum = 0;

이렇게 하는 건 기존 C언어식 초기화 입니다. C++에서는 다른 방식의 초기화를 지원합니다.

int sum(0); /* 또는 */ int sum{0};

이렇게 함수를 호출하듯 초기화를 할 수 있습니다. 아직 함수에 대해 배우진 않았지만, C++에서는가급적 저렇게 "중괄호"를 이용해 초기화를 하시기 바랍니다. 이유는 나중에 설명하겠습니다.

앞으로 모든 예제 코드에선 중괄호 초기화를 사용하겠습니다.

특수한 자료형

논리형	bool	1바이트	true, false
자동	auto		초기화한 자료형의 값
	decltype( )

자, 엄청나게 중요한 자료형들입니다. 자료형 때문에 머리가 아팠을 분들을 위해 준비해보았습니다. 나머지 자료형들은 위의 예제만 잠깐 봐도 어떤 자료형인지 짐작하시겠지만, 이 셋은 유추하기 어려우니 따로 설명해 드리겠습니다.

 

Boolean

흔히 bool 타입이라고 부르고, C++에서도 bool 키워드를 사용합니다. 참과 거짓을 표현하는 자료형입니다. 보통 C계열 언어에서는 0은 거짓이고 나머지 수는 모두 참을 나타내는데, 이렇게 숫자로 표현하면 가끔 오류가 생길 수 있어서 C++에서는 아예 true, false 키워드를 만들었습니다.

아래와 같이 사용합니다.

bool result{true};
result = false;

 bool 타입의 변수에는 숫자를 넣으면 안 되고 반드시 true와 false라는 키워드만 대입할 수 있습니다. 이 bool 타입은 후에 배울 if문에서 진가를 발휘합니다.

 

auto (C++11)

 C++11에서 auto라는 키워드의 기능이 바뀌었습니다. 기존의 auto 키워드는 거의 기능이 없다시피 (사실상 아무도 안 쓰는)한 예약어였는데, 이제는 초기값의 자료형에 맞춰 변수의 형식을 자동으로 결정해주는 역할을 합니다.

직접 보시죠.

#include <iostream>

int main()
{
    auto year{2020};                   // int형으로 자동 추론
    auto pi{3.141592};                 // double형으로 자동 추론
    auto ch{'a'};                      // char형으로 자동 추론
    long long bigInt{3423423};         
    auto bigInt2{bigInt};              // long long형으로 자동 추론

    std::cout << "year: "    << year    << std::endl;
    std::cout << "pi: "      << pi      << std::endl;
    std::cout << "ch: "      << ch      << std::endl;
    std::cout << "bigInt2: " << bigInt2 << std::endl;
}

출력 결과

year: 2020
pi: 3.14159
ch: a
bigInt2: 3423423

 보시다시피 초기값에 맞춰서 자동으로 형식을 결정하고, 초기화를 하는 걸 알 수 있습니다. 그 대신 선언할 때 초기화를 동시에 해 줘야 합니다. 저렇게 숫자를 넣어도 되고, 이미 있는 변수를 넣어도 괜찮습니다.

여담으로 위의 std::cout 문장은 한 문장으로 묶을 수 있습니다.

std::cout << "year: " << year << std::endl
    << "pi: " << pi << std::endl
    << "ch: " << ch << std::endl
    << "bigInt2: " << bigInt2 << std::endl;

세미콜론으로 문장을 끝내지만 않는다면 << 을 통해 몇 번이든 무언가를 출력할 수 있습니다. 다만 맨 앞에 std::cout가 와야 한다는 것만 기억하세요.

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사실 auto의 진가는 자료형이 아주 길 때, 혹은 함수의 반환값으로 초기화를 하는 경우입니다.

std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> tp = std::chrono::system_clock::now();

위의 문장은 auto를 사용하여 아래와 같이 간단하게 나타낼 수 있습니다.

auto tp = std::chrono::system_clock::now();

 함수가 워낙 길어서 중괄호 초기화 대신 대입연산자를 사용했습니다. 아무튼 이렇게 긴 타입을 간단하게 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 때에 따라선 auto를 사용하는 게 가독성이 더 좋아질 때도 있습니다.

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그리고, 지금 문자열을 저장하고 싶다면 auto를 사용해 보세요. 문자열은 여러개의 문자를 포함하고 있고, "큰따옴표를 이용하여 나타냅니다. std::cout 로 출력할 수 있습니다.

auto string = "This is a string.";
std::cout << string << std::endl;

 

 

decltype

 auto가 초기값에 맞추어 자동으로 형식을 결정했다면 decltype은 '~와 같은 자료형' 을 정해주는 것에 가깝습니다.

decltype(x) 라고 하면 x와 같은 자료형이 됩니다. 이때 x는 10, 3.14, 'A'와 같은 상수가 되어도 좋고, 이미 선언된 변수가 되어도 좋습니다.

int a; char b; double c;

decltype(10)   int1;
decltype(a)    int2;
    
decltype('c')  char1;
decltype(b)    char2;

decltype(3.14) double1;
decltype(c)    double2;

 자료형을 초기값으로 추론하는 게 아니라 ()안의 값으로 결정하기 때문에 따로 초기화를 하지 않아도 오류는 없습니다. 다만 거듭 얘기했듯 변수를 선언하면 동시에 초기화를 하는 습관을 들이는 게 좋습니다. decltype은 위처럼 상수 또는 변수로 타입 결정이 가능합니다.

 

decltype(auto)라고 하면 어떤 일이 발생할까요?

"[C++ 심화] 2. decltype(auto)에 관하여"를 참고해 주세요.

 

상수 리터럴

소스코드에 그냥 10이라고 적으면 이는 int형 상수로 간주합니다. 이때 리터럴이라 하면 10, 'A'와 같이 변수에 저장되지 않은 날(raw) 값을 말합니다.

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또는 숫자와 문자의 앞뒤로 알파벳을 적어줘야 하는 경우가 있는데, 각 자료형에 맞는 리터럴은 다음과 같습니다.

// 정수형. 리터럴이 숫자 뒤에 붙고, 대소문자 구분이 없음
short s = 3;               // short는 자신만의 리터럴이 없습니다.
unsigned short us = 3U;    // unsigned의 리터럴 U만 사용
int n = 5;                 // 정수는 아무 표시가 없으면 int로 간주합니다.
unsigned int un = 5U;      // unsigned의 리터럴 U
long l = 7L;               // long은 리터럴 L을 사용
unsigned long ul = 7UL;    // unsigned의 U, long의 L
long long ll = 10LL;       // long long의 리터럴 LL을 사용
unsigned long long ull{10ULL}// unsigned의 U, long long의 리터럴 LL

// 실수형, E 또는 F를 사용하며, 소문자로 표기해도 무방
float f1 = 3.14F            // float의 리터럴 연산자 .(소수점) + F
double d1 = 6.28            // 소수점만 쓰면 double
double d2 = 0.6E-28;        // 이런 표기도 가능
float f2 = 0.3E-14F;        // F가 붙으면 float
auto what = 100.;           // 숫자 뒤에 소수점이 있으니 int가 아닌 double로 처리

// 문자형. 대소문자를 구분합니다.
char ch = 'A';              // 작은따옴표만 쓰면 char형
char8_t ch8 = u8'A';        // C++20에 추가된 u8을 앞에 쓰면 UTF-8
char16_t ch16 = u'A';       // 소문자 u를 쓰면 UTF-16
char32_t ch32 = U'A';       // 대문자 U를 쓰면 UTF-32
wchar_t wch = L'A';         // 대문자 L을 쓰면 wchar_t

// 기타
bool b = true;              // bool은 true와 false만 저장할 수 있습니다.
auto str = "String.";       // 문자열 저장
auto u8str = u8"String.";   // UTF-8 문자열 저장
auto u16str = u"String.";   // UTF-16
auto u32str = U"String.";   // UTF-32
auto wstr = L"String.";     // 유니코드
auto rstr = R"(String.)";   // 날 문자열 리터럴

 이 정도만 알아두시면 됩니다. 사실 저걸 모두 사용하진 않아요. 자주 사용하는 char, int, double 위주로 기억하시고 나머지는 필요할 때마다 봐도 괜찮습니다. 그리고 프로그래밍을 하다보면 하나씩 기억에 남을 거예요.

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정수는 2진수, 8진수, 16진수로도 표현이 가능한데 이건 "2-1. 변수와 상수, 배열 I"에서 다루겠습니다.

 

1-3. 도전 과제

1. short형 변수를 30으로 초기화하고 출력해 보세요.
2. 제곱근 2는 약 1.414213입니다. 이 값을 long double에 저장하고 출력해 보세요.
3. auto를 활용하여 문자열 Effective C++을 저장하고, 출력해보세요. 문자열을 표현하려면 "큰따옴표"로 묶어줘야 합니다.

auto num = 250.;

4. 위 코드에서 변수 num은 어떤 타입입니까?

auto su = '3';

5. 위 su의 자료형은 무엇입니까?

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 조금 복잡하죠? 괜찮아요. 처음부터 잘 할수 있는 사람은 없습니다.

차근차근 하나씩 익혀가도록 해요. 지금은 가볍게 넘어가고, 나중에 다시 볼 일이 있으면 그때 다시 돌아오셔도 괜찮습니다.

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참고: 본 강좌의 연계 심화 강좌는

"[C++ 심화] 2. decltype(auto)에 관하여"입니다.