[프로그래밍 언어론] 1. 프로그래밍 언어 소개

 

* 프로그래밍 언어란? 

1) 정의 

 - 프로그램 : 컴퓨터가 수행할 명령어를 순서대로 나열해둔 것 

 - 프로그래밍 언어 : 컴퓨터가 수행할 수 있고, 사람이 읽을 수 있는 형태로 계산을 나타내는 표기 체계

2) 특징

 - 형식: 주로 글 / 내용 : 엄밀한 규칙, 정확한 의도 / 방향성 : 단방향

   <---> 자연어 - 형식: 말과 글 / 내용 : 모호, 함축 / 방향성 : 양방향 

3) 기능 

  (1) 기본 기능 

    - 작성력 : 프로그래머의 의도를 나타낼 수 있음 

    - 가독성 :  프로그램을 쉽게 해독할 수 있게 함 

    - 실행 가능성 : 컴퓨터에서 실행될 수 있도록 함 

   (2) 부가 기능 

    - 추상화 : 어떤 대상을 간략하게 추려 나타냄 

      ex) o<-< 이런 식으로 사람을 간략하게 그린 그림을 보고 우리는 '아! 사람을 그렸구나!'하고 알아챌 수 있음 

    - 모듈화 : 복잡한 대상을 나누어 구성할 수 있게 해줌 

       ㄴ 복잡한 문제를 한 번에 해결하기는 힘드니까, 그 문제를 여러가지 작은 소문제로 나누고,

           각각 작은 문제들을 해결하는 프로그램을 하나씩 작성함. 

4) 특징 

 - 기계적 : 기계적으로 처리할 수 있어야함 --> 엄밀한 규칙에 따라 정의됨

 - 구조적 : 복잡한 구조를 나타낼 수 있어야함 --> 자료구조, 제어구조

   (1) 자료구조 : 뭔가를 처리할 때 그 자료 자체를 구조화된 형태로 처리할 수 있게 해줌. 

     ex) 좀 더 구조적으로 잘 처리하기 위해서 '나는 이걸 트리를 만들어서 구현할거야.' 이런식으로...    

   (2) 제어구조 : 말 그대로 프로그램을 제어하는 것. 

     ex) '나는 여기에서 무조건 반복을 몇 번 할거야.'   

 - 가변적 : 시대의 필요에 따라 바뀔 수 있음 ex) 파이썬 : 명령형 언어 --> 객채지향 개념 탑재 

5) 스펙트럼 

 - 저급언어 : 기계에 종속적. ex) 기계어, 어셈블리어

 - 고급언어 : 기계 독립적으로 정의되고 실행될 수 있음. ex) C, Java, Python 

    ㄴ 사람이 이해하기 쉬움. 내가 쓸 줄 아는 언어는 모두 고급언어. 

 

* 프로그래밍 언어의 구성 요소 

 - 1) 데이터, 2) 연산, 3) 명령어, 4) 서브프로그램, 5) 타입, 6) 모듈

1) 데이터

 (1) 정의 : 자료를 프로그램이 처리할 수 있는 형태로 나타낸 것 ex) 수, 문자, 문자열, 멀티미디어 등

 (2) 데이터의 분류 :

   - 이진 데이터 : 이진수의 나열로 이루어진 데이터. 0과 1의 나열로써 데이터를 표현함. 

      ex) 수(정수, 실수), 음악, 그림, 동영상 등

   - 텍스트 데이터 : 문자열을 나타내는 데이터

      ex) 문자, 문자열  

2) 연산

 (1) 정의 : 데이터 처리 방법. 연산 적용 후 새로운 데이터를 결과로 얻는다. 

 (2) 용어 정의 

   - 연산자 : 특별한 연산을 수행하는 함수 ex) +, -, *, /, ==, 대입연산자 등 

   - 변수 : 연산 결과를 저장하는 이름. 

 (3) 연산 표현 구조 

   - 수식 : 값을 나타내는 표현

   - 문장 : 처리를 나타내는 표현. 

  (4) 연산의 종류 

    - 원시연산 : 언어가 기본적으로 제공하는 연산

    - 사용자 정의 연산 : 프로그래머가 추가로 정의한 연산

    - 라이브러리 : 사용자가 자주 사용할만한 연산을 미리 정의해둔 것. 

      ㄴ 라이브러리는 무조건 사용자 정의 연산인 것 아님. 어떤 경우에는 원시연산으로 볼 수 있기도 함. 

       ex) C언어에서 <math.h> 이 헤더 파일을 쓰면, 수학과 관련된 라이브러리를 사용할 수 있음.  

3) 명령어 

 (1) 정의 : 특정 작업을 지시하는 단어. ex) if, while 등 

4) 서브프로그램 

 (1) 정의 : 전체 프로그램을 이루는 작은 코드 블록. '서브루틴'이라고 부르기도 함. 

 (2) 분류 

   - 함수 : 연산 수행 결과, 값을 반환하는 서브 프로그램.

      ex) int add ... : add라는 함수가 있고 반환값은 정수라고 정의한 것.... 

   - 프로시저 : 결과 값을 반환하지 않는 서브 프로그램.

      ex) void fx123 ... : fx123는 반환값x --> 프로시저. 

5) 타입

 (1) 정의 : 데이터 집합과 연산 집합을 합친 개념. 연산의 안전성 보장을 위해 필요. 

 (2) 타입 안정성 : 함수 f의 타입이 f(x):A→B 라면, 모든 a∈A에 대해 f(a)∈B여야 함. 

 (3) 타입 분류 

   - 강타입 언어 : 타입 오류를 모두 검출하는 언어. 

   - 약타입 언어 : 일부 타입 오류를 허용하는 언어. 

      ex) C, Java : 타입을 변환하는 연산이 있음. 그래서 타입이 변환된 걸 컴파일러가 알아서 허용해주는 경우가 있음. 

           ---> 약타입 언어임. 

                    다만, Java의 경우에는 이런 경우가 극히 일부분! 따라서 그걸 제외하면 강타입 언어라고 볼 수도 있겠지만, 

                    엄밀히 보자면 분명히 Java의 어떤 특정 부분에서는 타입 오류를 허용하기 때문에 약타입 언어라고 충분히 볼 수 있다. 

                    --> (질문) 그럼 Java는 강타입 언어이자 약타입 언어?

                                     아니면 타입 오류 허용하는 케이스가 있으므로 약타입 언어에 가까운 것인지? 

   - 무타입 언어 : 타입 선언문도 없고, 어떤 대상의 타입이 계속 변경될 수 있는 언어. 

       ㄴ '타입'이 없다는 것이 아님!!! '타입 선언문이 없다는 것임!!!'  

       ㄴ ex) 타입 선언문이 없으므로 어떤 변수를 정의할 떄 이게 정수인지, 문자인지 미리 정해놓지 않음. 

       ㄴ ex) 어떤 변수가 있는데, 이걸 어떤 때는 정수값으로 처리하고 어떤 때는 문자로 처리함. 

                 즉, 상황에 따라 타입이 변할 수 있음. 

6) 모듈 

 (1) 정의 : 독립적인 프로그램 구성 단위.

    - 서브 프로그램도 모듈의 일종임. 

    - 만약 서브 프로그램을 여러개 모아서 어떤 라이브러리를 만들었다면, 그 라이브러리도 하나의 모듈이라고 볼 수 있음.

    - 객체지향 언어에서 class를 써서 객체를 정의 --> 이 class는 하나의 모듈임. 

    --> 모듈은 넓은 의미에서 굉장히 다양하게 해석이 가능함.... 

 (2) 특징

    - 내부와 외부를 구별함

    - 독자적인 이름 공간을 차지함. 

      ㄴ 모듈 속에 있는 특정한 A라는 이름이 사용되었으면, 그 모듈 안에서는 그 A를 다 똑같이 활용할 수 있어야함. 

          하지만 이 모듈을 벗어났을 때, 외부에서는 이 A가 뭔지 모름. 

    - 변수, 함수, 타입 등 프로그래밍 언어에서 제공하는 거의 모든 것을 포함하는 단위임. 

       ㄴ 변수나 함수, 타입 같은 것이 하나로 합쳐져 있어서 그 모듈 내에서는 얘네들을 별도로 다 활용할 수 있음. 

 

* 프로그래밍 언어의 두가지 측면

1) 구문론 : 프로그램 형태

  - 작성한 프로그램, 데이터, 연산 

2) 의미론 : 수행 과정. 

  - 실행 시 프로세스, 메모리, 수행 흐름