시작하기

C는 운영체제, 임베디드 펌웨어, 데이터베이스, 다른 언어의 런타임처럼 하드웨어 가까이에서 동작하는 소프트웨어를 만드는 데 쓰이는 언어입니다. C 프로그램은 소스 파일을 컴파일러가 기계어로 번역해 실행 파일을 만드는 방식으로 동작합니다. 이 장에서는 컴파일러를 설치하고, 첫 프로그램을 빌드해 실행하고, 경고를 켜는 방법과 빌드가 내부에서 어떤 단계를 거치는지 살펴봅니다.

컴파일러 설치

C 컴파일러는 대표적으로 GCC, Clang, MSVC 세 가지가 있습니다. 어느 것을 써도 표준 C 코드는 똑같이 빌드되므로 운영체제에서 가장 쉽게 설치되는 것을 고르면 됩니다.

설치가 끝나면 터미널에서 버전을 확인해 컴파일러가 경로에 잡혔는지 봅니다.

gcc --version
clang --version
# Windows MSVC는 "Developer Command Prompt"에서
cl

MSVC의 cl 명령은 일반 명령 프롬프트가 아니라 Visual Studio가 설치하는 Developer Command Prompt(또는 Developer PowerShell)에서 실행해야 환경 변수가 맞게 잡힙니다.

첫 프로그램

hello.c 파일을 만들고 다음 코드를 넣습니다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Hello, C!\n");
    return 0;
}

#include <stdio.h>는 표준 입출력 함수 선언을 가져옵니다. 프로그램은 항상 main 함수에서 시작하며, main이 돌려주는 값은 운영체제에 전달되는 종료 상태입니다. 0은 성공을 뜻합니다.

이제 컴파일하고 실행합니다.

# GCC 또는 Clang
gcc -std=c17 -Wall -Wextra -g hello.c -o hello
./hello
echo $?    # 종료 상태(0)

# MSVC (Developer Command Prompt)
cl /std:c17 /W4 hello.c
hello.exe

-o hello는 출력 파일 이름입니다. 생략하면 GCC와 Clang은 a.out을 만듭니다. -std=c17은 사용할 C 표준을 정하고, -g는 디버거가 쓰는 디버그 정보를 넣습니다. 배포용으로 빌드할 때는 -O2 같은 최적화 옵션을 더합니다.

경고를 켜 두는 습관

C 컴파일러는 기본 설정에서 문제가 있는 코드도 조용히 통과시키는 경우가 많습니다. 그래서 처음부터 경고를 넉넉하게 켜 두는 것이 좋습니다.

• -Wall: 흔한 실수를 잡는 경고 묶음입니다. 이름과 달리 모든 경고를 켜지는 않습니다.
• -Wextra: -Wall이 다루지 않는 경고를 더합니다. 쓰지 않는 매개변수 같은 것을 알려 줍니다.
• -Wpedantic: 표준에 없는 컴파일러 확장을 쓰면 경고합니다.
• -Werror: 경고를 오류로 바꿉니다. CI에서 경고가 쌓이지 않게 할 때 씁니다.
• MSVC에서는 /W4가 비슷한 역할을 하고 /WX가 경고를 오류로 바꿉니다.

다음 코드는 문법상 컴파일되지만 실수가 두 개 있습니다.

#include <stdio.h>

int area(int width, int height) {
    return width * width;   /* height를 쓰지 않음 */
}

int main(void) {
    printf("%d\n", 3.5);    /* %d에 double을 넘김 */
    return area(2, 3) == 4 ? 0 : 1;
}

-Wall -Wextra로 빌드하면 printf 형식 지정자와 인수 타입이 맞지 않는다는 경고와 height 매개변수를 쓰지 않는다는 경고가 나옵니다. 경고 없이 빌드하면 이런 실수는 실행 중에 엉뚱한 값으로만 드러납니다.

빌드의 네 단계

gcc hello.c -o hello 한 줄은 실제로 네 단계를 차례로 실행합니다.

1. 전처리: #include로 헤더 내용을 붙여 넣고, #define 매크로를 펼치고, #if 조건에 따라 코드를 고릅니다.
2. 컴파일: 전처리된 C 코드를 어셈블리로 번역합니다. 문법 오류와 대부분의 경고가 이 단계에서 나옵니다.
3. 어셈블: 어셈블리를 기계어가 담긴 오브젝트 파일(.o, Windows는 .obj)로 바꿉니다.
4. 링크: 여러 오브젝트 파일과 라이브러리를 묶어 실행 파일을 만듭니다. "undefined reference" 오류는 이 단계에서 나옵니다.

각 단계를 따로 실행해 결과물을 직접 볼 수 있습니다.

gcc -E hello.c -o hello.i   # 전처리 결과(긴 C 코드)
gcc -S hello.i -o hello.s   # 어셈블리
gcc -c hello.s -o hello.o   # 오브젝트 파일
gcc hello.o -o hello        # 링크

실무에서는 보통 -c로 소스 파일마다 오브젝트 파일을 만들고 마지막에 한꺼번에 링크합니다. 이렇게 하면 바뀐 파일만 다시 컴파일하면 되므로 빌드가 빨라집니다. 이 방식은 4장에서 Make, CMake와 함께 다시 다룹니다.

정리

• GCC, Clang, MSVC 중 운영체제에 맞는 컴파일러를 설치하고 --version으로 확인합니다.
• 프로그램은 main에서 시작하고, 반환값 0은 성공을 뜻합니다.
• 처음부터 -std=c17 -Wall -Wextra(MSVC는 /W4)로 빌드해 실수를 일찍 잡습니다.
• 빌드는 전처리, 컴파일, 어셈블, 링크 네 단계로 이루어지며, 오류 메시지가 어느 단계에서 나왔는지 알면 원인을 찾기 쉽습니다.