<컴퓨터 구조> 컴파일링과 디버깅

1. 컴파일링

 - 우리는 C언어를 작성하면서 clang 명령어로 c파일을 컴퓨터가 이해할 수 있는 머신코드를 만들어 보았었다. 그 때 cs50라이브러리를 이용했었기 때문에 다음과 같이 명령어를 입력했었다.

 

clang -o hello hello.c -lcs50

 

 - 위는 clang에게 cs50 라이브러리에 있는 코드들까지 0 과 1로 만들어서 연결하라는 의미이다. 물론 위 명령어를 make로 단순하게 만들수도 있지만 기본적으로 거치는 단계는 동일하다.

 

 - 컴파일이 되는 과정은 전처리, 컴파일링, 어셈블링, 링킹 의 네 단계를 거친다.

 

* 전처리

 - 전처리 단계는 가장 처음에 일어나는 단계로써 우리가 처음에 선언한 라이브러리들을 읽고 가져오는 역할을 한다. 

 

 - 예를 들면 stdio.h 라이브러리를 #include로 가져오라고 명령했다면 전처리기는 stdio파일을 c언어 형태로 가져와서 우리가 입력한 코드 위에 포함시키는 것이다.

 

* 컴파일

 - 전처리기가 전처리를 수행한 소스코드를 컴파일러는 어셈블리어로 변경하기 시작한다.

 

 - 어셈블리어는 C코드 보다 훨씬 더 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어에 가까운 언어이다.

 

* 어셈블

 - 소스 코드가 어셈블리 코드로 변환되면, 어셈블리 코드를 오브젝트 코드로 변환시켜야 한다. 

 

 - 어셈블러는 위에서 받은 코드를 0과 1로 바꿔준다.

 

 - 컴파일 되어야 할 파일이 단 한개, 즉 라이브러리를 사용하지 않았따면 컴파일 작업은 여기서 종료된다.

 

* 링크

 - stdio.h 와 같은 라이브러리를 포함하여 여러 개의 파일로 이루어져 있어 하나의 오브젝트 파일로 합쳐져야한다면 링크라는 단계가 필요하다.

 

 - 링크 단계까지 완료되면 컴퓨터가 실행할 수 있는 파일이 생성된다.

 

2. 디버깅

* 버그와 디버깅

 - 버그란 코드에 들어있는 오류를 통틀어서 말한다. 여기에는 문법적으로 잘못되어 오류가 나는 경우 뿐만 아니라 논리적으로 잘못된 것 까지 포함한다.

 

 - 디버깅은 코드에 있는 버그를 찾아내고 수정하는 과정을 의미한다.

 

* 메세지 확인

int main(void)
{
    printf("hello, world\n");
}

 

 - 위의 코드를 컴파일하면 다음과 같은 에러메세지가 나타난다.

 

 “implicitly declaring library function 'printf'”

 

 - 메세지를 확인해보니 printf를 쓰기 위한 라이브러리에 문제가 있음을 알 수 있고, 코드에서 라이브러리를 입력해주지 않았음을 알 수 있다.

 

 - 위와 같은 문법적 오류는 에러메세지에서 힌트를 얻을 수 있다.

 

* 출력

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    for (int i = 0; i <= 10; i++)
    {
        printf("hello\n");
    }
}

 

 - hello라는 문구를 10번 보여주고 싶다. 하지만 위의 코드를 컴파일 하고 실행하면 11개의 'hello'가 출력된다.

 

 - 이럴 때 의심이 되는 변수를 출력해서 확인해보면 도움이된다.

 

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    for (int i = 0; i <= 10; i++)
    {
        printf("i is now %i: ", i);
        printf("hello\n");
    }
}

 

 - 의심이 가는 i를 출력하게 하였다. 출력해보면 i 가 0부터 10까지 총 11개가 출력된다.

 

 - i의 숫자를 하나 줄여줘야한다는 것을 깨달았으므로 조건식을 i <= 10이 아니라 i < 10 으로 바꾸면 해결된다.

 

 

* 중지점 사용

- 위에서 봤던 예제를 해결하는 다른 방법으로는 ide에서 제공하는 중지점을 이용하는 것도 있다.

 

 

 - ide 내장된 프로그램을 이용해서 디버깅을 하면 원하는 지점에서 중지도 가능하고 그 때의 변수 상태도 알 수 있다.

 

 - 위는 debug50 명령어로 실행했다. for문에서 일시정지되어 있으며 i가 0이고 타입이 int라고 나와 있다. step into 버튼을 눌러서 한 줄씩 실행하며 i 값의 변화를 볼 수 있다,

 

 

 

 

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참고

 

 

 이 글은 하버드 대학교 David Malan 교수의 CS50 강의를 수강 후 정리하며 쓴 글입니다. 코드는 C언어로 작성되었으며, 개발환경은 CS50 IDE에 최적화되어 있습니다. 일부 라이브러리는 다른 환경에서 별도의 설정이 필요할 수 있습니다.

 

 

 

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