15 헬로 월드

15.1 첫 프로그램

전통에 따라, 첫 프로그램은 세상에 인사를 건넨다.

#include <stdio.h>

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

이것은 C언어 문법으로 작성한 일종의 작업 계획서 같은 것으로 소스 코드라고 한다. 이것을 컴파일러라는 번역기를 통해 기계어로 번역하고, 이미 만들어져 있는 미리 작업된 기계어 코드(라이브러리라고 한다)들과 합쳐서 묶어야 우리가 실행할 수 있는 실행 파일이 된다. 그 과정을 알아보고 실제로 첫 프로그램의 결과가 어떠한지 알아보자.

그런데 그 전에 하나가 더 필요하다. 만들어진 실행 파일을 어디서 어떻게 실행하는가 — 그 자리가 터미널이다.

15.2 터미널과 셸 — 프로그램을 실행하는 자리

10장에서 「글자가 한 줄씩 흐르는 띠」를 보았다. 그 띠의 오늘날 창구가 터미널이다. 창을 열면 글자를 칠 수 있고, 친 글자에 무언가가 대답한다.

여기서 두 낱말을 갈라야 한다. 흔히 뭉뚱그려 부르지만 하는 일이 다르다.

즉 터미널은 유리창, 셸은 그 안의 일꾼이다. 「터미널에 명령을 친다」는 말은 정확히는 「터미널을 통해 셸에게 명령을 친다」는 뜻이다.

15.2.1 어떤 창과 어떤 일꾼이 있는가

창은 취향껏 골라도 되고 결과가 같다. 그러나 일꾼이 다르면 문법이 다르다 — 같은 일을 시켜도 적는 방법이 달라진다는 뜻이라, 인터넷에서 명령을 베껴 올 때 「이건 어느 셸의 문법인가」를 먼저 봐야 한다.

지금 어느 일꾼과 이야기하고 있는지 확인하는 방법도 갈린다.

15.2.2 셸이 하는 일 — 읽고, 가르고, 실행한다

셸은 한 줄을 받으면 늘 같은 세 걸음을 밟는다.

1. 읽는다 — 엔터까지의 한 줄을 받는다.
2. 가른다 — 공백을 기준으로 낱말로 쪼갠다. 첫 낱말이 무엇을 할지이고, 나머지가 인자다.
3. 실행한다 — 첫 낱말이 셸이 스스로 아는 일이면 직접 하고, 아니면 그 이름의 실행 파일을 찾아 띄운다.

세 번째 걸음의 「직접 하는 일」이 내장 명령(built-in)이다. 셸 안에 붙박이로 들어 있어서 따로 파일이 없다.

괄호 안은 별칭이다 — PowerShell 은 유닉스에서 오는 사람을 위해 ls·cd 같은 이름을 같은 일에 붙여 두었다. 이름이 같아도 다른 프로그램이라는 것만 기억하면 된다.

15.2.3 내가 만든 실행 파일을 실행하기

첫 프로그램을 컴파일하면 실행 파일 하나가 생긴다. 그것을 실행하는 방법이 플랫폼마다 조금 다르고, 여기서 초보자가 가장 자주 막힌다.

15.2.4 인자 넘기기 — 프로그램에 값을 쥐여 주는 법

셸이 한 줄을 낱말로 가른다고 했다. 첫 낱말 뒤의 나머지가 그대로 프로그램에 전달되고, 그것을 인자(argument)라 부른다.

gcc -Wall -o hello hello.c

여기서 gcc 가 실행할 것이고, 뒤의 넷이 인자다. 인자에는 관행적인 갈래가 있다.

공백이 든 인자는 따옴표로 묶는다. 셸이 공백에서 낱말을 가르기 때문이다.

gcc -o "my program" hello.c     # 이름에 공백이 있으면 이렇게

이 규칙들은 셸의 규칙이지 C의 규칙이 아니다. C 프로그램이 그 인자를 어떻게 받는지는 main 의 argc·argv 인데, 정식 취급은 53장에서 한다.

15.3 명령행에서 컴파일하고 실행하기

이제 앞의 계획서를 실행 파일로 바꿀 차례다. 컴파일러는 여럿이지만 쓰는 모양은 셋으로 줄어든다 — GCC, Clang, 그리고 MSVC 다. 앞의 둘은 옵션 문법이 거의 같고, MSVC 만 다른 계통이다.

15.3.1 GCC (리눅스·macOS·MinGW)

#idx("리눅스")  gcc -std=c23 -Wall -Wextra -o hello hello.c
./hello

낱말 하나씩 읽으면 이렇다 — gcc 가 부를 프로그램, -std=c23 은 「C23 문법으로 읽어라」, -Wall -Wextra 는 「의심스러운 것을 다 말해 달라」(17장에서 이 둘을 왜 늘 켜는지 다룬다), -o hello 는 「결과 파일 이름은 hello」, 마지막 hello.c 가 재료다.

-o 를 빼면 결과가 a.out 이라는 이름으로 나온다 — 유닉스 초창기부터 내려온 기본값이고, 「assembler output」의 줄임이다.

15.3.2 Clang (macOS 기본, 리눅스·윈도)

clang -std=c23 -Wall -Wextra -o hello hello.c
./hello

GCC 와 옵션이 같다. 의도적으로 그렇게 만들어졌기 때문에(18장), 둘 사이를 오갈 때 명령을 고칠 일이 거의 없다. 이 책이 두 컴파일러로 예제를 교차 검증할 수 있는 것도 그 덕이다.

macOS 에서는 gcc 라고 쳐도 실제로는 Clang 이 불리는 경우가 많다 — gcc --version 을 쳐 보면 정체가 드러난다.

15.3.3 MSVC (윈도)

MSVC 는 옵션 문법부터 다르다. 그리고 전용 창에서 실행해야 한다.

cl /std:c17 /W4 hello.c
hello.exe

전용 창이 필요한 이유는 MSVC 가 여러 환경 변수(헤더와 라이브러리의 경로)에 기대기 때문이다. 시작 메뉴의 「x64 Native Tools Command Prompt for VS」 를 열면 그 변수들이 설정된 cmd 가 뜬다. 보통의 cmd 에서 cl 을 치면 「내부 또는 외부 명령이 아닙니다」가 나오는데, 파일이 없어서가 아니라 PATH 가 준비되지 않아서다 — 앞 절의 그 이야기다.

15.4 그래서 첫 프로그램은 이렇게 나온다

방금 친 두 줄 — 컴파일하고, 실행하는 — 의 결과가 이것이다.

Hello, world!

이 책의 모든 실행 결과가 그렇듯 장식이 아니라 기계가 실제로 낸 결과다 — 매 빌드마다 예제를 컴파일하고 실행해 그 출력을 이 자리에 싣는다.

15.5 한 줄씩 읽기

돌아가는 것을 보았으니, 이제 그 여섯 줄이 각각 무엇을 말하는지 소리 내어 읽는다.

#include <stdio.h> — 준비물 선언이다. “표준 입출력 도구 상자를 가져다 놓아라”라는 뜻으로, 아래에서 쓸 printf가 그 상자에 들어 있다. 이름 stdio는 standard input/output에서 굵은 글자만 따온 것이다 — 초기 C의 파일 이름 길이 제한 아래에서 이런 압축된 이름이 관행이 됐고, 그래서 표준 헤더 이름 대부분이 짧다.

#으로 시작하는 줄의 정확한 정체는 다음 장(전처리)에서 밝혀진다.

int main(void) — 약속된 출발점이다. 우리가 지금 만드는 것처럼 운영체제 위에서 도는 C 프로그램(호스트 구현)은 main이라는 이름의 함수에서 시작한다. 프로그램을 실행한다는 것은 곧 main을 실행한다는 것이다. 운영체제가 없는 환경에서는 출발점의 이름부터 달라질 수 있는데, 그 이야기는 53장에서 한다. 괄호와 int, void의 뜻은 제4·5부에서 차례로 풀린다.

{ 와 } — 시작과 끝의 담장이다. 담장 안이 main이 할 일의 목록이다.

printf("Hello, world!\n"); — 이 프로그램의 알맹이다. printf라는 도구를 불러서, 따옴표 안의 글자들을 표준 출력의 띠에 흘려보낸다. \n은 10장에서 만난 바로 그 줄바꿈 문자다 — 타자기의 유산이 첫 프로그램에 벌써 들어 있다. 끝의 세미콜론은 문장의 마침표다.

return 0; — 퇴장 인사다. main을 끝내며 “무사히 마쳤다”는 뜻의 0을 운영체제에 알린다.

15.6 그런데, 소스에서 실행까지는 무슨 일이 있었나

방금 우리는 두 개의 물건을 보았다. 사람이 읽고 쓰는 소스 코드 (hello.c)와, 기계가 실행한 결과다. 그런데 4장에서 배웠듯 기계가 실행할 수 있는 것은 기계 명령뿐이고, 소스 코드는 그냥 텍스트 파일 — 9장의 표현으로 말하면 UTF-8로 담긴 글자들의 열 — 이다. 그 사이 어딘가 에서 텍스트가 기계 명령으로 바뀌는 큰 사건이 있었다는 뜻이다.

그 사건의 이름이 컴파일이고, 다음 장이 그 현장을 단계별로 구경한다. 겉에서 보면 명령 한 줄이지만, 속에서는 네 단계의 릴레이가 돈다 — 그중 한 단계에서 우리의 “주문” #include가 풀리고, 마지막 단계에서 printf의 실체가 어디에서 오는지 드러난다.