정원영

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(컴퓨터 개론) 5-1 프로그래밍 언어의 개념

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컴퓨터 개론 - 프로그래밍 언어의 개념

1. 프로그래밍 언어의 번역기

  • 소프트웨어는 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램의 집단을 의미
  • 과거의 프로그래밍 언어는 복잡하고 전문가만이 작성하였지만, 오늘날에는 비전문가도 쉽고 간단하게 작성할 수 있음

1) 프로그래밍 언어의 개념

  • 컴퓨터에 사용하기 위해서 만든 인공 언어

(1) 프로그래밍 언어의 계층

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  1. 컴퓨터가 이해할 수 있는 유일한 언어는 0과 1로 구성된 기계어뿐
  2. 기계어와 자연어의 중간 형태로 개발된 인공 언어가 프로그래밍 언어(저급언어 + 고급언어)
  3. 저급언어는 기계어와 어셈블리어로 구성 (기계어와 1:1로 대응시켜 기호화 한 언어가 어셈블리 언어)

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(2) 저급언어 (Low level Language)

  • 기계어 중심 언어로 컴퓨터가 명령을 직접 인식하기 때문에 처리 속도는 빠르지만, 하드웨어에 의존적
(2-1) 기계어
  • 직접 실행하므로 처리 속도가 고속
  • 컴퓨터 기종 간에 호환성이 없음
(2-2) 어셈블리어
  • 기계어와 1:1로 대응시켜 사용자가 이해하기 쉽도록 이진 코드를 기호화환 언어
  • 기계어보다 작성이 쉽지만, 컴퓨터 기종간에 호환성이 없어 전문 프로그래머만 사용

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(3) 고급언어 (High level Language)

  • 일상생활에서 사용하는 자연어와 유사하기 때문에 배우기 쉽고, 쓰기 쉬운 언어로
    컴퓨터 기종과 관계없이 활용할 수 있음
(3-1) 언어 번역 프로그램

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  • 고급 언어는 기계어로 번역되기 위해서는 언어 번역 프로그램이 필요함
  • 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 번역하기 위해서는 언어 번역 프로그램(컴파일러, 인터프리터)이 필요
  • 목적 프로그램을 실행 가능한 기계어로 번역해주기 위해서는 링커와 로더가 필요
(3-2) 컴파일러
  • 고급언어(C,C++,C#,Java 등)로 작성한 원시 프로그램 전체를 목적 프로그램으로 번역해줌
  • 효율성 강조
(3-3) 인터프리터
  • 원시 명령문 단위로 하나씩 번역하여 즉시 실행
  • 목적 프로그램을 생성하지 않음

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2. 프로그래밍 언어의 역사와 구조

  • 프로그래밍 언어는 기계어 중심에서 인간이 사용하기 편리하게, 자연어와 유사하게 발전할 것
  • ex) 인공지능
  • 프로그래밍 언어의 패러다임은 접근방법을 개념적으로 분류 P-O-D-F

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1) 프로그래밍 언어의 종류

(1) 절차적 언어 (Procedural Programming Language)

  • 명령어 언어(Imperative Language)로, 기본적으로 알고리즘을 표현하기 위한 명령어들의 집합으로 구성
  • 구조적 프로그래밍 개념 (순차, 선택, 반복)

(2) 객체지향 언어 (Object-Oriented Programming Language)

  • 객체(Object)라는 엔티티에 데이터 구조와 메소드 (Method)가 포함
  • 객체 내의 데이터를 접근하기 위하여 필히 객체의 메소드를 통해 가능

(3) 선언적 언어 (Declarrative Programming Language)

  • 절차적 언어 : “문제를 어떻게 풀지 (How to solve the problem)”를 기술
  • 선언적 언어 : “문제가 무엇인지 (What the problem is)”를 정의
  • 시뮬레이션 언어 GPSS, 논리적 언어 Prolog, 데이터베이스 질의어 SQL등

(4) 함수형 언어 (Functional Programming Language)

  • 블록 단위의 프로그램이 마치 수학의 함수와 같이 작용
  • 인공지능 언어 LISP, Scheme 등

(5) 4세대 프로그래밍 언어

  • 제 1세대 언어 : 기계어
  • 제 2세대 언어 : 어셈블리어
  • 제 3세대 언어 : 고수준 프로그래밍 언어
제 4세대 언어
  • 초고수준 언어로 선언적 언어의 특성을 가짐
  • How to do(작업의 방법)에서 What to do(작업의 대상) 표현 방식의 변화
  • Visual Studio(Visual Basic, Visual C++), Delphi, PowerBuilder, SQL, RPG 등
  • 인공지능 언어 : LISP, Prolog
  • 웹 문서 작성 : HTML, XML
  • 사용자 인터랙션 : JavaScript, Perl, Ajax

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2) 프로그래밍 언어의 구조

(1) 프로그램은 세 가지 유형의 문장

  • 선언문 : 변수의 자료형, 상수의 선언
  • 명령문 : 프로그램의 알고리즘을 수행할 명령어
  • 주석 : 프로그램을 이해하기 쉽게 설명한 문장

(2) 프로그램의 선언부와 명령부

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(3) 변수와 자료형 (Data Type)

  • Integer,float(real), character, Boolean
  • C, C++, Java에서 사용

(4) 행렬(Array)과 스트럭처(Structure)

  • 행렬 : 같은 유형의 데이터가 모인 자료구조
  • 레크드 또는 스트럭처 : 다른 유형의 데이터가 모인 자료구조

(5) 리터럴(Literal)과 상수(Constant)

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(6) 배정문 (Assignment statement)

  A = X + Y; // C,C++,Java
  A <- X + Y // APL

(7) 제어문 - 조건문과 반복문

  • 구조적 프로그래밍 (Structured Programming)
  • 조건문 : if-then-else, switch
  • 반복문 : while문, for문

(8) 프로시저(Procedure)와 함수(function)

  • 모듈화 프로그래밍
  • 프로시저(호출한 곳으로 분기)와 함수(함수값 만 전달)
  • 전역변수와 지역변수
프로그램과 프로시저의 실행 순서

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사례

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(9) 매개변수(Parameter)의 값 전달 방식

  • 형식 매개변수(Formal Parameter)와 실 매개변수(Actual Parameter) (=실제 데이터 값)
  • 프로시저를 호출할 때 매개변수 값을 전달하는 방식
(9-1) 값에 의한 호출(Call by Value)
  • 호출하는 프로그램에서 호출당하는 프로시저로 한번 실 매개변수 값을 전달하면 그것으로 끝남
(9-2) 참조에 의한 호출(Call by Reference)
  • 호출하는 프로그램에서 호출당하는 프로시저로 매개변수 값을 전달하는 것이 아니고 매개 변수가 저장되어 있는 메모리 주소를 대신 전달

(10) 프로그램 언어의 번역 과정

  • 렉시컬 분석 과정: 토큰(Token)의 생성
  • 파싱(Parsing): 파스트리의 생성
  • 코드 생성기: 목적 프로그램의 생성

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(10-1) 렉시컬 분석 (Lexical Analysis)
  • 토큰의 생성
  • 토큰은 변수 이름, 상수 이름, 리터럴, 예약어
  • 더 이상 분리할 수 없는 프로그램에서 가장 작은 단위
(10-2) 구문 분석 (Syntax Analysis)
  • 특정 명령문이 구문 다이어그램으로 표현
  • 명령문을 구문 다이어그램에 맞게 분석하여 하나의 트리 형태로 생성하여 오류검사

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(10-3) 터미널(Terminal)과 논터미널(Nonterminal)
  • 사례: 배정문에서 “=”의 오른쪽에 오는 표현식(Expression)
  • Term과 factor는 논터미널

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