한빛출판네트워크

저자: 한동훈

가변길이 배열

gcc로 코드를 작성할 때 구조체 안에 비어있는 배열을 선언해서 가변 길이의 데이터를 저장할 수 있습니다. 이런 것을 어디에 쓰냐고 물을지도 모르지만, 쓰이긴 쓰입니다.

예를 들어, TCP/IP에서 모든 패킷의 길이는 전달하는 데이터의 크기에 따라 다릅니다. Ping과 같은 서비스에서 패킷은 수십바이트에 달하지만, 영화를 다운 받을 때 패킷의 크기는 1000 바이트를 넘습니다. 항상 고정된 길이로 전달하는 방법보다는 길이에 따라 데이터 저장 공간의 크기를 동적으로 조정하는 것이 좋습니다. 다음과 같이 선언하면 간단하게 가변길이 배열을 만들 수 있습니다.

struct empty
{
  char fname[0];
};

적절하게 메모리 공간만 할당한다면 구조체안에 포함되는 가변길이 데이터를 만들 수 있습니다. char *fname으로 선언한다면 포인터가 되며, 차지하는 공간은 포인터가 차지하는 4 바이트만 됩니다. char fname[0]로 선언한다면 차지하는 공간은 0바이트가 되며, 실제 데이터를 집어넣으면 그만큼의 공간을 구조체에 담게 됩니다.

포인터로 선언하면 해당 데이터는 파일로 저장되지 않습니다. 포인터를 고려해서 파일로 저장하도록 별도의 저장 함수를 만들어야 합니다. 포인터를 파일로 저장하면 포인터의 주소값만 저장될 뿐, 포인터가 가리키는 데이터가 제장되지는 않습니다.
다음은 empty 구조체의 메모리 공간을 알아보기위해 작성한 간단한 테스트 프로그램입니다.

#include

struct empty
{
  char fname[0];
};

struct one
{
  int one;
  char fname[0];
};

int main(void)
{
  printf( "empty size: %d＼n", sizeof( struct empty ) );
  printf( "one size: %d＼n", sizeof( struct one ) );

  return 0;
}

소스 코드를 컴파일하고 실행하면 다음과 같은 결과를 볼 수 있습니다.

coffee:~/c# ./size
empty size: 0
one size: 4

구조체 empty의 크기는 0바이트이며, 구조체 one에는 one과 fname이 선언되어 있음에도 불구하고 int 형만 계산한 4바이트가 할당됩니다. 즉, fname에 어떤 데이터가 없으면 0바이트입니다. 구조체안에 파일 이름, 디렉터리 경로명과 같이 가변적으로 변하는 데이터가 있으면 char path_name[256]과 같이 배열을 사용해서 불필요한 공간을 낭비하는 것 보다는 가변길이 배열을 사용해서 실제 데이터를 저장하는 방법을 선호합니다.

C 언어에서는 다른 고급 언어들처럼 문자열의 길이를 알 수 있는 방법이 없습니다. 따라서, 가변 길이 배열을 사용할 때, 데이터의 크기를 저장하기 위해 변수를 하나 사용합니다. empty 구조체의 선언은 다음과 같이 변경되어야 하겠죠.

struct empty
{
  unsigned long fname_size;
  char fname[0];
};

가변 길이 데이터를 다룰 때 주의할 점은 한 가지가 더 있습니다. C 언어에서는 문자열이라는 것이 없으며, 문자들의 연속된 나열로 문자열을 표현하고, 문자열의 끝을 널(NULL)로 표기합니다. 네트워크 패킷 전달과 같은 용도로 가변 길이 배열을 사용한다면, 패킷 데이터의 중간에도 데이터의 일부로 NULL이 들어갈 수 있습니다. 때문에, fname_size 변수로 데이터의 정확한 길이를 유지합니다. 지금 소개할 예제처럼 문자열을 저장하기 위해 사용한다면 해당 데이터의 끝에 널(NULL) 문자를 추가해주는 것을 잊지 말아야 합니다.

#include
#include
#include
#include
#include

struct empty
{
  unsigned long fname_size;
  char fname[0];
};

int main(void)
{
  struct empty emp;
  char *str = "hello";
  int i;

  for( i = 0; i < strlen( str ); i++ )
  {
    emp.fname[ i ] = *(str + i );
  }
  emp.fname[ i ] = 0;
  emp.fname_size = i;


  printf( "fname_size: %lu＼n", emp.fname_size );
  printf( "fname     : %s＼n", emp.fname );
  printf( "empty size: %d＼n", sizeof( emp ) );

  return 0;
}

여기서는 우직하게 for 루프를 돌면서 문자 하나하나를 복사하고, 마지막은 널(NULL) 문자를 추가해서 문자열의 끝을 나타냈습니다. 문자열 "hello" 대신 다른 문자열을 넣어도 제대로 동작한다는 것을 알 수 있습니다.

중첩 함수

함수 안에 함수를 정의하는 기능을 말합니다. 일부 스크립트 언어들과 Java, C# 같은 언어들은 함수 안에서 임의의 함수를 정의하는 기능을 제공합니다. 이 부분은 ANSI C99 표준은 아니며 gcc 확장입니다. gcc 확장 기능이 ANSI C99 표준에 포함된 것도 있기 때문에 gcc 환경에서만 작업한다면 중첩 함수 기능도 고려해 볼만 합니다.


다음은 main() 함수 안에서 nested() 함수를 정의하고, 이 함수를 호출합니다. 다른 함수들은 nested() 함수를 볼 수 없습니다.

#include

int main( void )
{
  int i = 10;

  int nested( void )
  {
    printf( "i in main: %d＼n", i );
    return i + 20;
  }

  i = nested();
  printf( "i: %d＼n", i );

  return 0;
}

gcc로 컴파일하고 실행하면 다음과 같은 결과를 볼 수 있습니다.

coffee:~/c# ./nested_func
i in main: 10
i: 30
coffee:~/c#

마치면서

최근에는 C 언어를 많이 사용하고 있기 때문에 C 언어에 대한 이야기를 주로 했습니다. 다음 글에서도 C 언어에 대해서 이야기 하겠지만, 언어에 관계없이 코딩과 관련해서 생각해 볼 점들에 대해서 이야기하고 있다는 점도 알았으면 합니다.