[1/20] 변수, 표현식과 명령문

글을 시작하기에 앞서 해당 시리즈는 Allen Downey, Ben Lauwens의 저서인 Think Julia: How to Think Like a Computer Scientist를 바탕으로 작성된 글임을 알려드립니다.

이 포스트는 Variables, Expressions and Statements를 한글로 요약 정리한 글입니다.

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변수 , 표현식과 명령문

프로그래밍 언어의 가장 큰 특징 중 하나는 변수를 설정할 수 있다는 것이다. 변수(variables)란 값(values)을 나타내는 이름으로서, 개발자가 특정 변수에 직접 값을 할당하여 사용할 수 있다.

할당문

할당문이란 새로운 변수를 만들고, 그 변수에 값을 주는 코드를 말한다.

julia> message = "And now for something completely different"
"And now for something completely different"
julia> n = 17
17
julia> π_val = 3.141592653589793
3.141592653589793

위의 예시는 3개의 할당문을 보여준 것이다. 첫 번째 코드는 message라는 변수를 만들어 등호 뒤의 문자열을 할당한다. 두 번째 코드는 정수 17을 변수 n에 할당하며, 세 번째는 π의 근사값을 변수 π_val에 할당한다.

변수 이름

변수 이름은 길이에 제약 없이 설정할 수 있으며, 프로그래머들은 일반적으로 변수 이름에 특정 의미(변수의 목적 등)를 담아 사용한다. 변수 이름은 거의 모든 유니코드 글자들을 포함하지만, 숫자를 이름의 시작으로는 사용할 수 없다. 또한 대문자를 사용하는 것이 문제가 되지는 않지만 주로 소문자를 이용하여 변수 이름을 만든다.

밑줄문자(_)도 변수 이름에 사용할 수 있다. 이 문자는 your_name 이나 airspeed_of_unladen_swallow 와 같이 여러 단어가 연결된 이름에 단어들을 구분하는 구분자로서 사용된다.

만약 위의 내용을 어긴 변수 이름을 사용하여 변수를 만든다면, 문법 에러(syntax error)가 나올 것이다.

julia> 76trombones = "big parade"
ERROR: syntax: "76" is not a valid function argument name
julia> more@ = 1000000
ERROR: syntax: extra token "@" after end of expression
julia> struct = "Advanced Theoretical Zymurgy"
ERROR: syntax: unexpected "="

76trombones는 숫자로 시작했기 때문에 변수 이름으로 사용할 수 없으며, more@는 마지막 @기호로 인해서 변수 이름으로 사용할 수 없다. 그렇다면 struct는 뭐가 문제일까?

사실 struct은 줄리아의 키워드이다. REPL에서는 프로그램의 구조를 이해하기 위해서 몇 가지의 키워드를 사용하는데, 이 키워드 또한 변수 이름으로 사용할 수 없다. 줄리아는 아래의 그림과 같은 키워드들을 가지고 있다.

abstract type     baremodule     begin       break         catch
const             continue       do          else          elseif
end               export         finally     for           function
global            if             import      importall     in
let               local          macro       module        mutable struct
primitive type    quote          return      try           using
struct            where          while

위의 키워드들을 모두 외울 필요는 없다. 만약 키워드로 변수 이름을 설정하려고 해도 대부분의 개발 환경에서는 키워드들을 다른 색깔로 보여주기 때문에 키워드임을 알 수 있다.

표현식과 명령문들

표현식(expression)은 값, 변수 및 연산자들의 조합이다. 값이나 변수 그자체는 모두 표현식으로 간주되기 때문에 아래의 코드들은 모두 표현식이라고 볼 수 있다.

julia> 42
42
julia> n
17
julia> n + 25
42

위의 세 번째 코드와 같은 표현식을 작동시키면, REPL은 변수인 n의 값을 찾아서 연산을 진행한다. n의 값은 17이기 때문에 n + 25의 표현식 값은 12+25인 42이다.

명령문(statement)은 변수를 작성하거나 변수를 보여주는 등의 특정 효과를 가지는 코드를 말한다.

julia> n = 17
17
julia> println(n)
17

첫 번째 코드는 변수 n에 17이라는 값을 할당하는 명령문이며, 두 번째 코드는 변수 n의 값을 보여주는 함수를 가진 명령문이다.

명령문을 입력하면, REPL이 명령문이 요청하는대로 수행한다.

스크립트 모드

지금까지는 REPL에 코드를 한 줄씩 직접 입력하여 실행하는 대화식 모드를 사용해왔다. 하지만 이 방법은 긴 코드를 작업하는 경우에는 매우 불편할 것이다. 그렇기에 대안으로서 스크립트 모드를 사용하고자 한다. 스크립트 모드란 코드들을 파일에 저장한 후, 줄리아를 실행하여 한번에 작동시키는 것이다. 줄리아의 스크립트 파일은 .ji이라는 확장자명을 가진다.

줄리아는 두 모드를 모두 제공하기 때문에 스크립트에 배치하기 전에 대화식 모드에서 코드를 테스트 해볼 수 있다.

하지만 두 모드 사이에는 혼동하기 쉬운 차이점이 있다. 예를 들어 만약 줄리아를 계산기로 사용하여 아래 코드와 같이 입력하면,

julia> miles = 26.2
26.2
julia> miles * 1.61
42.182

첫 번째 코드에서는 변수 miles에 값을 할당하고 보여준다. 그리고 두 번째는 표현식이기 때문에 REPL은 변수miles의 값을 찾아 계산을 한 뒤에 결괏값을 보여 준다. 그러나 위의 코드를 스크립트로 입력하여 작동시키면, 어떠한 결괏값도 나오지 않는다. 그 이유는 스크립트 모드에서는 표현식 그 자체가 결과를 보여주는 기능을 가지고 있지 않기 때문이다. 즉, 아래의 코드와 같이 입력하지 않으면 값을 표시하지 않는다.

miles = 26.2
println(miles * 1.61)

이런 규칙은 초반에 헷갈릴 수 있다.

스크립트는 보통 일련의 명령문들을 포함한다. 명령문이 둘 이상의 요청을 가진 경우에는 보통 명령문 하나당 하나의 요청만 실행된다. 예로, 아래의 코드를 스크립트 모드로 작동시킨다면,

println(1)
x = 2
println(x)

결과는 다음과 같다.

1
2

두번째 줄 코드인 할당문은 2라는 결과를 도출하지 않았다. 할당문은 단지 변수에 값은 할당해주는 한 가지 역할만 한 것이다.

연산자 우선순위

만약 표현식이 많은 연산자들은 포함하고 있다면, 그 결괏값은 연산자 우선순위에 따라서 결정된다. 줄리아는 수학연산자의 규칙을 따른다. 약어인 PEMDAS는 규칙을 기억하는 유용한 방법이다.

• 괄호(Parentheses)가장 높은 우선순위를 가지며 원하는 순서를 표현하는데 사용할 수 있다.
• 지수(Exponentiation)가 그 다음으로 높은 우선순위를 가진다.
• 곱셈(Multiplication)과 나눗셈(Division)이 그 다음으로 작동된다.
• 마지막으로 덧셈(Addition)과 뺄셈(Subtraction)이 작동한다. -우선순위가 동일한 연산자의 경우 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다.

문자열 연산

일반적으로 수학 연산자들은 문자열에 사용할 수 없다. 심지어 그 문자가 숫자처럼 보일지라도 데이터 타입이 문자열이라면 불가능하다.

"2" - "1"    "eggs" / "easy"    "third" + "a charm"

그러나 예외로 *와 ^는 사용할 수 있다.

* 연산자는 문자를 연결해준다. 즉, 문자열 2개의 끝과 끝을 연결하여 하나의 문자열로 만드는 것을 의미한다. 예로 아래의 코드를 확인해보자.

julia> first_str = "throat"
"throat"
julia> second_str = "warbler"
"warbler"
julia> first_str * second_str
"throatwarbler"

^연산자는 해당 문자열을 반복한다. 예를 들어서 ”Spam”^3는 ”SpamSpamSpam”로 작동한다. 즉 문자열에서 ^연산자는 지수와 유사하게 작동하는 것을 알 수 있다.

주석

프로그램이 커지고 복잡해지면, 코드를 보고 어떤 작업을 하는지 또는 왜 그 작업을 하는지 알아내기 어려울 때가 많다. 그렇기 때문에 프로그램을 수행함에 있어서 각각의 작업에 대한 설명을 메모해두는 것이 좋다. 이러한 메모를 주석(comment)라고 하며 #기호를 사용한다.

# compute the percentage of the hour that has elapsed
percentage = (minute * 100) / 60

위의 경우는 주석이 한 줄을 차지하고 있다. 만약 코드와 같은 줄에 주석을 작성하고 싶다면 코드 끝에 쓰면 된다.

percentage = (minute * 100) / 60   # percentage of an hour

디버깅

프로그램에서는 세 가지 종류의 오류가 발생할 수 있다. 오류를 빠르게 파악하기 위해서는 이 세 가지 오류에 대해서 알아두는 편이 좋다.

문법 오류(syntax error) 문법은 프로그램 구조에 대한 규칙을 나타낸다. 예를 들어서 괄호는 쌍을 이뤄야 하므로 (1+2)는 올바르지만 8)은 문법 오류이다. 프로그램 어딘가에 문법오류가 있는 경우 줄리아는 오류 메시지를 도출하고 종료 되며 프로그램은 실행되지 않는다. 문법 오류를 추적하는 것은 많은 시간이 필요하지만, 경험이 쌓이면 오류를 빠르게 찾을 수 있다.

런타임 오류(runtime error) 런타임 오류는 프로그램이 실행되기 전까지는 나타나지 않는다. 그렇기 때문에 프로그램을 테스트 할 때 파악할 수 있으며, 대부분 인지하지 못한 예외적인 문제들이 이 오류에 포함된다. 간단한 프로그램에서 해당 오류는 드물다.

의미 오류(semantic error) 의미 오류는 개발자의 의도와는 다른 방향으로 프로그램이 작동되는 현상이다. 이는 문법오류와 같이 컴퓨터가 파악할 수 있는 오류가 아니기 때문에 오류 메시지가 나타나지 않는다. 그렇기에 해당 오류를 찾기 위해서는 프로그램의 출력을 보고 수행중인 작업에서 예측가능한 결과인지를 파악하여 역으로 찾는 수밖에 없다.