2단원 — 변수와 자료형

이 강의에서 배우는 것

• 1변수의 선언/초기화/대입을 구분한다.
• 2C의 기본 자료형(`int`, `float`, `double`, `char`)의 크기와 용도를 구별한다.
• 3`sizeof` 연산자로 자료형 크기를 확인한다.
• 4`const`, `#define`으로 상수를 정의한다.

왜 자료형이 여러 개일까?

값을 담을 수 있다면 무조건 큰 상자가 좋아 보이지만, 실제로는 그렇지 않습니다.

• 정수 100을 8바이트 `long`에 담으면 7바이트가 낭비됩니다.
• 30억(약 31억)을 4바이트 `int`에 담으면 **오버플로**가 일어납니다.
• 3.14는 `int`로는 절대 표현할 수 없습니다.

자료형은 "이 메모리 슬롯이 **어떤 모양의 값**을 담는지" 를 정해 컴파일러가 산술/입출력/저장 방식을 결정하게 해 줍니다.

핵심 개념

1) 변수의 일생

int age;              // 선언만 (값은 쓰레기 값)
age = 20;             // 대입
int year = 2026;      // 선언과 동시에 초기화

메모리 그림으로 보면:

선언 직후                  대입 후
┌──────────────┐          ┌──────────────┐
│  age :  ???  │          │  age :   20  │
└──────────────┘          └──────────────┘

2) 기본 자료형 (64-bit Linux 기준)

`unsigned`를 붙이면 음수 영역을 포기하고 양의 범위가 두 배가 됩니다.

3) 상수: 변하지 않는 값에 이름 붙이기

#define PI 3.14159        // 전처리기 매크로 — 컴파일 전에 텍스트 치환
const int MAX = 100;       // 일반 변수지만 변경 금지

리터럴(`3.14159`)을 코드 곳곳에 흩뿌리지 말고 한 군데에 이름을 붙입니다. 값이 바뀌면 정의 한 곳만 고치면 됩니다.

4) `sizeof` 연산자

자료형이나 변수가 **몇 바이트**를 차지하는지 알려 줍니다. 운영체제와 컴파일러에 따라 달라질 수 있어, 직접 출력해 두면 디버깅에 유용합니다.

printf("%zu\n", sizeof(int));  // 보통 4

예제로 보기

예제 1 — `ex01_variables.c` : 선언 → 대입 → 갱신

int age = 20;
int year;
year = 2026;
printf("나이: %d세\n", age);
printf("연도: %d년\n", year);
age = age + 1;
printf("내년 나이: %d세\n", age);

**실행 결과**

나이: 20세
연도: 2026년
내년 나이: 21세

핵심: `=`는 "같다"가 아니라 **"오른쪽 값을 왼쪽에 대입"** 입니다.

예제 2 — `ex02_types.c` : 자료형별 출력 서식

int    score = 95;
float  ratio = 0.75f;
double price = 19999.99;
char   grade = 'A';

**실행 결과**

정수 (%d): 95
실수 (%f): 0.750000
실수 (%.2f): 0.75
배정밀도 (%lf): 19999.990000
문자 (%c): A
문자의 ASCII (%d): 65

핵심: 문자(`'A'`)는 **정수 코드(65)** 로도 출력됩니다. 즉 `char`는 작은 정수입니다.

예제 3 — `ex03_sizeof.c` : 자료형 크기 직접 확인

**실행 결과**

char   = 1 byte
short  = 2 byte
int    = 4 byte
long   = 8 byte
float  = 4 byte
double = 8 byte
변수 a의 크기: 4 byte

핵심: `sizeof`의 결과는 **`size_t`** 형이라서 `printf`는 `%zu`로 출력합니다.

예제 4 — `ex04_const.c` : 상수의 두 가지 방식

**실행 결과**

원주율(매크로): 3.141590
최대 사용자(매크로): 100
일주일(const): 7일
반지름 5.0인 원의 넓이: 78.539750

핵심: `const`는 변수처럼 자료형 검사를 받고, `#define`은 단순 텍스트 치환입니다.

다른 시각으로 보기 — "라벨 붙은 상자"

       변수 = 라벨이 붙은 메모리 상자
       자료형 = 그 상자의 크기와 모양

   ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────────┐
   │  age    │  │ score   │  │   price     │
   │  int    │  │  int    │  │   double    │
   │ 4 byte  │  │ 4 byte  │  │   8 byte    │
   │  [20]   │  │  [95]   │  │ [19999.99]  │
   └─────────┘  └─────────┘  └─────────────┘

같은 상자에 다른 모양 값을 넣으려 하면(`int`에 3.14 대입) 컴파일러가 **소수부를 잘라**(절단) 값을 욱여넣습니다.

자주 하는 실수

1. **초기화 안 한 변수 사용**: `int x; printf("%d", x);` → 쓰레기 값 출력.
2. **정수 오버플로**: `int n = 3000000000;` → 표현 범위 초과로 음수가 될 수 있음.
3. **부동소수 오차**: `float`로 0.1을 100번 더해도 정확히 10이 되지 않습니다.
4. **`%d` vs `%f` 혼동**: 자료형과 서식이 안 맞으면 쓰레기 출력.
5. **`'A'` vs `"A"` 혼동**: 작은따옴표는 문자(1바이트), 큰따옴표는 문자열(2바이트, `'A'`+`'\0'`).

정리

• 변수는 메모리에 이름을 붙이는 것이고, 자료형은 그 메모리의 크기와 해석 방식이다.
• 64비트 Linux에서 `int`=4, `double`=8 바이트가 기본.
• 상수에는 의미 있는 이름을 붙여 매직 넘버를 줄인다.
• `sizeof`로 직접 크기를 확인하는 습관을 들이자.
• 자료형과 서식 지정자(`%d`, `%f` 등)는 짝을 맞춰야 한다.

직접 해 보기

cd src
gcc -std=c11 -Wall -o ex01 ex01_variables.c && ./ex01
gcc -std=c11 -Wall -o ex02 ex02_types.c     && ./ex02
gcc -std=c11 -Wall -o ex03 ex03_sizeof.c    && ./ex03
gcc -std=c11 -Wall -o ex04 ex04_const.c     && ./ex04

응용:

• `ex03_sizeof.c`에 `long long`, `unsigned int`도 추가해 출력해 보세요.
• `ex04_const.c`의 `DAYS_IN_WEEK = 8;` 주석을 풀어 컴파일러가 어떤 오류를 내는지 확인.

💻 예제 (examples)

실제로 컴파일·실행해 결과를 확인할 수 있는 예제입니다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age = 20;
    int year;

    year = 2026;

    printf("나이: %d세\n", age);
    printf("연도: %d년\n", year);

    age = age + 1;
    printf("내년 나이: %d세\n", age);

    return 0;
}

나이: 20세
연도: 2026년
내년 나이: 21세

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int    score = 95;
    float  ratio = 0.75f;
    double price = 19999.99;
    char   grade = 'A';

    printf("정수 (%%d): %d\n", score);
    printf("실수 (%%f): %f\n", ratio);
    printf("실수 (%%.2f): %.2f\n", ratio);
    printf("배정밀도 (%%lf): %lf\n", price);
    printf("문자 (%%c): %c\n", grade);
    printf("문자의 ASCII (%%d): %d\n", grade);

    return 0;
}

정수 (%d): 95
실수 (%f): 0.750000
실수 (%.2f): 0.75
배정밀도 (%lf): 19999.990000
문자 (%c): A
문자의 ASCII (%d): 65

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("char   = %zu byte\n", sizeof(char));
    printf("short  = %zu byte\n", sizeof(short));
    printf("int    = %zu byte\n", sizeof(int));
    printf("long   = %zu byte\n", sizeof(long));
    printf("float  = %zu byte\n", sizeof(float));
    printf("double = %zu byte\n", sizeof(double));

    int a = 0;
    printf("변수 a의 크기: %zu byte\n", sizeof(a));

    return 0;
}

char   = 1 byte
short  = 2 byte
int    = 4 byte
long   = 8 byte
float  = 4 byte
double = 8 byte
변수 a의 크기: 4 byte

#include <stdio.h>

#define PI 3.14159
#define MAX_USERS 100

int main(void) {
    const int DAYS_IN_WEEK = 7;
    double radius = 5.0;

    printf("원주율(매크로): %f\n", PI);
    printf("최대 사용자(매크로): %d\n", MAX_USERS);
    printf("일주일(const): %d일\n", DAYS_IN_WEEK);
    printf("반지름 %.1f인 원의 넓이: %f\n", radius, PI * radius * radius);

    /* DAYS_IN_WEEK = 8;  // 컴파일 오류 - const는 변경 불가 */

    return 0;
}

원주율(매크로): 3.141590
최대 사용자(매크로): 100
일주일(const): 7일
반지름 5.0인 원의 넓이: 78.539750

📝 과제 (exercises)

직접 풀어보고, 막힐 때 정답을 펼쳐 비교해보세요.

키: 175.5 cm
몸무게: 68.2 kg

#include <stdio.h>

int main(void) {
    float height = 175.5f;
    float weight = 68.2f;

    printf("키: %.1f cm\n", height);
    printf("몸무게: %.1f kg\n", weight);

    return 0;
}

키: 175.5 cm
몸무게: 68.2 kg

부피: 64
겉넓이: 96

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int side = 4;
    int volume = side * side * side;
    int surface = 6 * side * side;

    printf("부피: %d\n", volume);
    printf("겉넓이: %d\n", surface);

    return 0;
}

부피: 64
겉넓이: 96

#include <stdio.h>

#define LIGHT_SPEED 299792458   /* m/s */

int main(void) {
    long meters = LIGHT_SPEED;
    long km = meters / 1000;

    printf("빛은 1초 동안 약 %ld km 이동합니다.\n", km);
    return 0;
}