[C] Chap07 - 반복문 Loop

Chap07 - 반복문

반복문(Repetitive Statement)은 일정구간의 코드를 연속적으로 반복해 실행하는 제어문이다.

7.1 while - 조건 기반 반복문

while문은 아래의 그림에서도 확인할 수 있듯이 if문과 차이가 없다. 괄호 속에 조건식을 기술하는 문법이나 여러 구문을 스코프({})로 묶는 것이 동일하다.

하지만, while문은 if문과 달리 반복문이다. 내부 구문이 끝나면 그다음으로 그냥 넘어가는 것이 아니라 다시 구문의 처음으로 돌아가 조건식을 확인한 후 조건이 참이면 계속해서 구문을 돌고, 거짓이면 반복이 끝나게 된다.

7.1.1 기본구조 조건에 의한 제어

다음 예제코드는 getchar()를 이용해 사용자로부터 문자 혹은 문자열을 입력받은 후, putchar()로 출력하는 코드다.

  // opswap1.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      char ch = 0;
  ​
      // 한 글자를 입력받아 ch에 저장한 후 이를 '\n'과 비교
      while((ch = getchar()) != '\n'){
          // 조건이 맞는 경우
          putchar(ch);
      }
  ​
      // '\n'이 등장해 조건을 만족하지 못해 반복문이 끝남
      return 0;
  }

7.1.2 무한루프

반복문에서 가장 많이 범하는 오류 중 하나가 바로 '무한루프'이다. 반복문에서 가장 주의해야 할 부분은 반복을 멈추기 위한 조건이고, 그 조건에 영향을 줄 수 있는 연산이 반복문 내부에 포함되어야 한다.

다음 예제는 반복문 내부 구문에 반복을 멈추기 위한 조건에 도달하지 못하여 무한루프에 빠지게 되는 코드이다. 이 코드를 종료하려면 Ctrl + c를 눌러 강제 종료해야 한다.

  
  // ctrlendless01.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      int nIndex = 0;
  ​
      // nIndex 변수는 반복조건에 직접 영향을 준다.
      while (nIndex >= 0){
          // 반복구간 내부 연산을 수행하더라도 nIndex는
          // 달라지지 않는다. 따라서 반복이 끝날 수 없다.
          nIndex + 1; 
      }
  ​
      printf("%d\n", nIndex);
      return 0;
  }

7.1.3 반복문 내부에 선언한 자동변수

반복문 내부에 변수를 선언하는 것은 바람직하지 않다. 그 이유는 반복문이 계속 반복(Iteration)될때 마다 변수가 선언되어 초기화 되기 때문이다. 다음 예제 코드를 통해 변수를 반복문 내에서 선언할 경우 어떠한 문제가 발생하는지 보도록 하자. 문자열을 입력받아 인덱스와 함께 화면에 출력하는 예제이다.

  
  // ctrlwhilevariable.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
      
      char ch = 0;
  ​
      while((ch = getchar()) != '\n'){
          // nIndex 변수가 생성되고 초기화 된다.
          int nIndex = 0;
          printf("%02d\t%c\n", nIndex, ch);
  ​
          // 변수의 값을 증가시키지만 논리적으로 소용이 없다.
          ++nIndex;
  ​
          // 여기서 nIndex는 소멸하고 사라지기 때문이다.
      }
  ​
      return 0;
  }
  ​
  /*출력 결과
  Hello
  00      H
  00      e
  00      l
  00      l
  00      o
  */

7.1.4 반복문의 중첩

if문 내부에 또 다른 if문을 중첩할 수 있는 것처럼, while문 내부에 또 다른 while문을 중첩할 수 있다.

  
  while(조건식) {  // 바깥쪽 반복문
      
      while (조건식) {  // 안쪽 반복문
          ......
      }
  }

다음 예제는 중첩 반복문을 이용해 구구단을 출력하는 코드다.

  
  // ctrlnestedloop01.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      int i = 0, j = 0;
  ​
      i = 2;  // 카운팅 변수(계수) i 초기화
      while(i <= 9){
          j = 1;
          while(j <= 9){  // 계수 j 초기화
              printf("%d * %d = %d\n", i, j, i*j);
              ++j;
          }
          putchar('\n');
          ++i;
      }
  ​
      return 0;
  }

7.2 for, 계수(count) 기반 반복문

for문과 while문은 반복문이라는 점에서 같지만, while문은 조건에 기반을 둔 측면이 강하고 for문은 계수(count)에 기반을 둔 측면이 강하다.

for문에서는 반복횟수에 영향을 주는 계수(count) 초기화, 조건식, 계수 증감을 아래의 구조처럼 한 행에 기술하도록 한다.

  
  for ( init; condition; increment ) {
     statement(s);
  }

다음 예제 코드는 for문을 이용하여 5회 반복 수행하는 코드다.

  
  // ctrlfor01.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      // 계수 초기화; 조건식; 계수 증가
      for(int i = 0; i < 5; ++i){
          printf("%dth\n", i);
          // 제어의 흐름이 반복될 때 ++i를 실행하고 조건을 비교한다.
      }
  ​
      return 0;
  }
  /*출력결과
  0th
  1th
  2th
  3th
  4th
  */

7.3 do while 문

do while문은 while문이나 for문과 달리 반복대상 단위코드를 조건과 상관없이 일단 한 번은 실행한 후, 조건을 비교한다. 따라서, 반복대상 코드가 아예 실행되지 않는 일은 없다. 그리고 문법적으로 특이한 부분은 조건식 괄호 뒤에 세미콜론(;)이 붙는다.

아래의 예제코드는 7.1.1의 예제인 opswap1.c를 do while문을 이용해 작성한 코드이다.

  
  // ctrldowhile01.c
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      char ch = 0;
  ​
      do {
          // 조건을 나중에 비교하므로
          // 일단 한 번은 무조건 실행된다.
          ch = getchar();
          putchar(ch);
      
      // 조건식 오른쪽 끝에 ;이 있다는 점에 주의한다. 
      } while (ch != '\n');
  ​
      return 0;
  }

7.4 break와 continue

break문은 switch-case문이나 반복문(while, for, do while)문에서 사용되며 프로그램의 흐름 내부를 벗어나게 하는 제어문이다. continue문은 반복문 내부에만 사용할 수 있으며, 수행 즉시 나머지 구문들을 생략하고 다시 처음으로 돌아가 조건식을 비교하는 제어문이다. 이처럼 break, continue문이 사용되는 이유는 반복문 내부에서 수행한 어떤 연산에서 예외(또는 문제)가 발생했을 때 대응하기 위함이다.

아래의 예제코드는 i > 4일 경우 break문을 이용해 for문을 벗어나는 코드이다.

  
  // ctrlbreak01.c
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      int i = 0;
      // for문은 i가 9가 될 때까지 반복된다.
      for (i = 0; i < 10; ++i){
          // i 값이 5가 되면 break문이 실행되고 for문을 벗어난다.
          if(i > 4)
              break;
  ​
          printf("%dth\n", i);
      }
      // break문이 적용된 순간의 계수(count)값을 출력한다.
      printf("END: i == %d\n", i);
      return 0;
  }
  /*출력결과
  0th
  1th
  2th
  3th
  4th
  END: i == 5
  */

이번에는 위의 동일한 결과를 내지만 continue문을 사용한 코드이다.

  
  // ctrlcontinue01.c
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      int i = 0;
      // for문은 i가 9가 될 때까지 반복된다.
      for (i = 0; i < 10; ++i){
          // i 값이 5가 되면 break문이 실행되고 for문을 벗어난다.
          if(i > 4)
              continue;
  ​
          printf("%dth\n", i);
      }
      // break문이 적용된 순간의 계수(count)값을 출력한다.
      printf("END: i == %d\n", i);
      return 0;
  }
  /* 출력결과
  0th
  1th
  2th
  3th
  4th
  END: i == 10
  */