[양PL] 5장 Names, Bindings, and Scopes

(5.1) 서론

Imperative PL은 폰노이만 구조의 영향을 받았다.

폰노이만 아키텍쳐 구성요소

■ CPU

ㅡ> 메모리의 값 바꾸는 연산 (배정문)

■  메모리

ㅡ> instruction(기계어), data(변수들의 값 저장하는 공간)

 

프로그램이 진행된다 = 변수의 값을 바꾸면서 내려간다 (배정문)

memory cell 하나하나에 이름을 붙여놓고, variable이라고 부른다.

(5.2) Names

■ Identifier

ㅡ> name과 같은 의미로 쓰인다.

ㅡ> 프로그래머가 임의로 붙여준 이름 (변수명 함수명)

(5.2.2) Name Forms

■  Name

ㅡ> 프로그램의 entity를 식별하기 위한 이름

ㅡ> 언어마다 identifier를 쓰는 rule이 있다.

 

■  case sensitive

ㅡ> 대소문자 구별 (다른문자로 판단)

 

■  reserved word = keyword

ㅡ> 언어에서 쓰는 단어

ㅡ> Identifier가 쓸 수 없다

(5.3) Variables

■  Variable

ㅡ> 메모리 셀에 붙인 이름

 

■  Variable 6가지 속성

1. name
2. address (l-value)
3. value (r-value)
4. type (6장)
5. lifetime 
6. scope 

회사마다 naming 규칙이 있다.

(5.3.2) Address

배정문의 왼쪽에 나타나서 l-value라고 부른다.

Aliases

ㅡ> 별명

ㅡ> 같은 메모리 주소에 2개의 이름을 붙일 수 있다

ㅡ> 이런거 안쓰는게 좋다 (소프트웨어 공학, readability)

(p,q 그림)

 

■  Aliases가 발생하는 3가지 경우

1. union type 사용했을 때
2. pointer변수 (같은 주소, 2개의 포인터)
3. 함수호출 (call-by-reference일 때, actual parameter와 formal parameter가 같은 주소 가리키게 됨)

(5.4) Binding

■ Binding

ㅡ> entity와 attribute의 결합

 

■ Entity

ㅡ> object : 실체가 있는 것

ㅡ> '세 살 버릇이 여든까지 간다'의 '사람'

ㅡ> 5장에서 말하는 entity는 변수

 

■ Attribute

ㅡ> 속성

ㅡ> '세 살 버릇이 여든까지 간다'의 '버릇'

ㅡ> 5장에서 말하는 attribute는 변수의 속성

 

■ Binding time

ㅡ> binding이 된 시점

ㅡ> '세 살 버릇이 여든까지 간다'의 '세 살'

 

(int i; 그림)

(5.4.1) Binding of Attributes to Variables

■ Static

ㅡ> 정적

ㅡ> 프로그램 시작부터 끝까지 type이 안바뀐다. (값은 바꿀 수 있음)

ㅡ> compile time때 binding

 

■ Dynamic

ㅡ> 동적

ㅡ> 프로그램 실행 중에 바뀐다

ㅡ> run time때 binding

 

■ Program life time

ㅡ> main시작 ~ 끝

(5.4.2) Type Bindings

Static Type Binding

C나 Java등 대부분의 언어

ㅡ> static type binding

ㅡ> 프로그래머가 명시적으로 타입 선언

90년대 중반까지는 대부분 static

Dynamic Type Binding

ㅡ> i란 변수에 int도 넣었다가, float도 넣었다가, char도 넣었다가 할 수 있다.

ㅡ> 변수에 대한 type선언이 의미가 없다.

ㅡ> 90년대 중반이후, web이 나타나고 script언어(javascript, python, php 등)사용 ▶ script언어는 Dynamic Type Binding과 인터프리터 사용

ㅡ> static은 컴파일러가 type에 따른 크기에 맞춰 메모리 공간을 할당하나, dynamic은 크기가 들쑥날쑥해서 pointer변수를 써야한다. ▶ 속도 느려짐 ▶ major 언어에서 안쓰는 이유

 

■ 2가지 단점

1. less reliable

ㅡ> static은 컴파일러가 type mismatch같은 오류를 찾는데, dynamic은 오류를 못찾음 ▶ error check (X)

ㅡ> (x=a+b; 에서 a와 x의 type이 다르면 type mismatch)

ㅡ> 제약이 심할수록 오류 잘찾음

 

2. 시간이 오래걸린다 (execution time cost)

ㅡ> 변수의 사이즈가 정해지지 않아서, 메모리에 고정정으로 할당해놓을 수 없음 ▶ pointer로 구현, 동적자료구조 ▶ 속도↓

ㅡ> 컴파일 방식보다는, 인터프리터 방식을 쓰는 언어들이다.

(5.4.3) Storage Bindings and Lifetime

프로그래밍이 실행되려면, 메모리에 instruction이 올라와야 한다.

program을 실행시키면, 운영체제가 파일시스템의 object 코드를 메모리에 올려준다.

변수에 대한 공간이 할당된다.

 

■  변수에 대한 공간을 관리하는 방법 2가지

(그림)

1. Static

ㅡ> 프로그램 시작할 때 할당하고, 프로그램 끝날때까지 그 공간은 안바뀐다.

ㅡ> 전역변수

2. Dynamic

ㅡ> 필요에 따라 할당했다가, 사용이 끝나면 회수

ㅡ> 지역변수(함수안의 변수, 함수가 active됐을 때 할당)

 

Car pool

ㅡ> 여러사람이 자동차 공유해서 씀

Memory pool

ㅡ> 여러 프로그램이 공유하면서 씀 (heap)

 

■  전역변수 (Global)

ㅡ> 프로그램 어디서나 사용

ㅡ> Static하게 할당

■  지역변수 (Local)

ㅡ> 함수 안에서만 사용

ㅡ> Dynamic하게 할당

(5.4.3.2) Stack-Dynamic Variable

■  Stack Area

(그림)

• main함수가 A를 호출하면, Local 변수에 A라는 함수의 변수공간이 할당된다.
• Aㅡ>Bㅡ>C 순서로 호출되면, Stack 형태로 할당한다.
• 이 지역변수 영역을 OS에서 Stack Area라고 한다.
• Stack의 LIFO가 함수호출과 리턴 순서에 알맞다.

(5.4.3.3) Explicit Heap-Dynamic Variable

ㅡ> 실행시에 공간이 할당되기 때문에, pointer 변수로 접근

■  Heap Area

• 실행중에 만들어지는 메모리 공간
• 동적 자료구조
• C ㅡ> malloc 시스템콜 ▶ OS가 메모리 덩어리를 줌 ▶  pointer변수로밖에 관리가 안됨
• delete하면 공간 회수
• 함수호출 방법 : '함수(atual parameter)'
• system call : OS에서 제공하는 함수를 호출하는 것, 하드웨어 자원에 접근하기 위한 호출
• 하드웨어 자원 : CPU, 메모리, 입출력 장치
• Java ㅡ> S1 = new stack() ▶ S1은 포인터 변수, stack이란 인스턴스에 자료공간 동적으로 할당 ▶ Java는 사용이 끝난 공간을 프로그래머가 명시적으로 지울 수 없다. 그 공간을 Garbage라고 부른다. ▶ JVM에서 주기적으로 Garbage collection을 통해 회수한다.

 

■   변수의 LifeTime

ㅡ> 메모리를 할당받고 있는 기간

ㅡ> Static : 프로그램 시작부터 끝

ㅡ> 지역변수 : 그 함수가 실행되는 기간

 

■ 지역변수 Static 선언

sort()란 함수가 종료돼서 지역변수 p를 회수됐을 때, 다음에 sort()를 다시호출하면 p의 값이 리셋되어있다.

그 값을 기억하고 싶으면, 지역변수를 Static으로 선언해야 한다.

(기본적으로 지역변수는 Dynamic으로 할당된다.)

 

Dynamic Type Binding하는데서는, 모든 자료구조가 heap dynamic처럼 관리가 된다.

ㅡ> pointer 변수로 관리

(5.5) Scope

■ visibility

프로그램 어느지점(함수)에서 어떤변수에 접근할 수 있느냐

사용 불가능한 변수쓰면 error

1. 전역 ㅡ> 어디서나 접근가능

2. 지역 ㅡ> 함수 안에서만 접근가능

 

■ 함수가 nesting(중첩)됐다

(global풍선 그림)

ㅡ> 함수안에 함수가 있다 (non-local 이라 부른다)

ㅡ> 자기 직계 parent의 변수에 접근할 수 있다.

 

■ C언어

ㅡ> nesting 없앰

ㅡ> 그래서 global, local밖에 없음

ㅡ> 대신, block을 만들 수 있다. ▶ block 안에서만 쓰는 변수 존재 ▶ nesting과의 차이는, block은 호출을 못한다는 것

 

■  Scope를 Static하게 정한다

프로그램 구조상에 의해 자동적으로 결정 (대부분의 언어)

Sum이란 변수를 쓴다고 치면,  컴파일러가 가까운데서부터 찾는다.

(mainㅡ>aㅡ> ..그림)

위에 호출된 C랑, 아래 호출된 C랑 scope가 같다. ▶ C함수가 어떤 과정을 통해서 불려왔건, C함수에서 쓸 수 있는 변수는 정해져 있다

 

■  Scope를 Dynamic하게 정한다

(일부언어)

(mainㅡ>aㅡ> ..그림)

C에서부터 sum을 찾음, 없으면 B, 없으면 A, 없으면 main

(5.5.1) Static Scope

Static Parent : 구조상의 부모

 

Scope Operator(스코프 연산자)

ㅡ> 접근못하는 scope에 접근하고 싶을 때

ㅡ> C++) 네임스페이스 쓸 때

ㅡ> ex) bigsub::sub 

 

hidden이라는게 교재에 언급되어있고~

(5.5.2) Blocks

• 문장의 덩어리를 Block으로 나눈다.
• Block안에 자기만의 변수를 선언할 수 있다.
• ALGOL ㅡ> bigin ~ end
• C ㅡ> { ~ }

(5.5.3) Declaration Order

대부분의 언어에선 함수시작하면 지역변수 먼저 다 선언

일부언어에선, 위치가 자유롭다. ▶ 프로그램 중간에 변수선언 ▶ C99, C++, C#, Java,JS 등

(5.6) Scope and Lifetime

	Global	Local	Non-Local
Lifetime	Static	Dynamic	Dynamic
Scope	전역	지역	지역

 

C언어 Static 선언 ㅡ> Scope는 지역변수인데 Lifetime은 프로그램 내내

Static과 Dynamic의 의미

	Static	Dynamic
Lifetime	프로그램 내내 할당	함수 살아있는 동안 할당
Scope	구조에 의해 결정	호출 순서에 의해 결정
Type	프로그래머가 타입선언, 고정	타입선언x, 계속 변함

(5.7) Referencing Enviroments

ㅡ> Scope와 관련된 얘기

내가 지금 접근할 수 있는 변수 ▶자기 것과, 조상의 것

(6-1 main abc active 그림)

(5.8) Named Constants

Constant = 상수

선언자

• const
• final (java)
• readonly
• 등등

 

 

 

///

casting 명시적 형변환, 강한타입검사

coersion 컴파일러가 자동으로, 약한타입검사

 

staic scope ㅡ> 구조에 의해 scope 결정, global, local, 부모자식

dynamic scope ㅡ> active한 함수 참조 mainㅡ>Aㅡ>Bㅡ>C, 가까운데서부터 찾는다. scope연산자쓰면 가까운거 아니어도 참조

Stack Dynamic Variables ㅡ> 함수호출 됐을때 지역변수 할당

Heap Dynamic Variable  ㅡ> 동적 자료구조