[C/C++] 4. 반복문(Iteration statements) - for문(for loop)

반복-loop(출처: https://wearetheloop.org/about-the-loop)

 

반복문은 조건에 따라서 원하는 만큼 반복 구문을 실행할 수 있다. 상황에 따라서 무한루프를 실행 할 수 있다.(서버 프로세스는 기본적으로 무한루프를 기반으로 실행되고 있다.)

 

또한 재귀라는 개념도 반복으로 볼 수 있으며 재귀는 따로 포스팅을 할 예정이다.

 

프로그래밍을 하는 목적이 반복적인 작업을 최소화하는데 있기 때문에 반복문은 매우 빈번하게 쓰인다. 그만큼 중요하다고 할 수 있고 신중히 써야할 것이다.

 

반복문이 중첩되는 경우 프로그램 성능에 영향을 미치는 시간복잡도(Big-O표기법에 따른 시간복잡도를 말한다.)가 늘어나기 때문에 성능최적화를 진행한다면 반복을 최소화하는 것이 중요하다. 그만큼 꼭 필요한 경우에만 사용해야 할 것이다.

 

 

# for문(for-loop)

for loop(출처: https://www.programiz.com/java-programming/for-loop)

 

// C++
#include <iostream>

for ( int idx = 0; idx < 10; idx++ )
{
	std::cout << idx << ",";
}

위 예제는 전형적인 for문의 예제이다.(c/c++ 모두 문법은 같고, 반복문 본체는 c++로 표현했다)

 

for 조건 내 세미콜론(;) 두개를 볼 수 있다. 세미콜론을 기준으로 왼쪽부터 1,2,3번이라고 칭하고 반복문의 본체를 4번이라고 칭하겠다.

 

1번의 경우에는 반복문을 수행할 인덱스의 초기화를 담당한다.

2번에서는 인덱스를 통한 반복의 조건을 표현한다. 이 부분은 논리판단이므로 true이면 반복구문을 진행하고, false이면 반복문을 나간다.

3번에서는 인덱스의 증감을 통해 반복의 다음 단계로 나아간다.

4번에서는 반복을 진행할 구문을 나타낸다.

 

위 예제에서는 인덱스가 0부터 시작해서 10보다 작은 경우에만 반복구문을 진행한다. 한번 반복구문이 진행될 때마다 인덱스는 1씩 증가하기 때문에 총 10번에 걸쳐서 증가된 인덱스가 출력된다.(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,)

 

for문이 진행되는 순서는 1(인덱스 초기화) → 2(반복 조건 확인) → 4(반복 구문 실행) →3(인덱스 증감) → 2(반복 조건 확인) → 4(반복 구문 실행) →3(인덱스 증감) ... 식으로 진행된다.

 

즉, 초기화식 이후로 2, 4, 3 순으로 반복 조건에 해당하는 만큼 반복이 진행된다.

 

for문 작동 방식(출처: https://coding-factory.tistory.com/382)

 

 

 

// C/C++
// 초기화 생략
int idx = 0;
for (; idx < 10; idx++)
{
	printf("%d, ", idx);
}

// 반복 조건식 생략
for (int idx = 0;; idx++)
{
	printf("%d, ", idx);
}

// 반복 진행식 생략
for (int idx = 0; idx < 10;)
{
	printf("%d, ", idx);
}

// 모두 생략
for (;;)
{
	printf("%d, ", idx);
}

위 예제에서는 초기화식, 조건식, 진행식을 생략한다. 문법상으로 문제는 없으나 초기화식을 제외한 모든 반복문은 무한루프로 빠지게 된다.

 

// C++ 11
#include <vector>

std::vector<int> vec = {0,1,2,3,4,5};
for ( int val : vec )
{
	printf("%d, ", val);
}

위 예제는 c++ 11에서 새로 도입된 범위기반 for문을 나타내고 있다. 내부적으로 반복자(iterator)를 사용하며, begin(), end()를 가진 STL(c++ standard library)컨테이너의 경우 범위기반 for문을 사용할 수 있다.

 

STL(c++ standard library)컨테이너는 대표적으로 std::vector, std::array, std::map, std::set 등이 있다.

 

범위 기반 for문은 간단하게 자료구조의 원소들을 접근할 수 있는 장점이 있다. 다만 begin부터 모든 원소를 순차적으로 순회하기 때문에 일반 for문 처럼 특정 인덱스에 해당하는 경우에만 반복 구문을 처리하거나 할 수는 없다.(물론 이것도 반복하는 원소를 비교해서 조건 처리가 가능하나 인덱스로 접근하지 못하는 것을 이야기하고 싶다.)

 

# 흐름제어문(flow control statements)

흐름제어문은 반복문을 실행하는 중 흐름을 끊거나 건너 뛸 수 있는 '지정자'를 뜻한다.

 

크게 continue와 break가 있다. goto문은 다루지 않겠다.(의도하지 않은 결과를 얻을 수 있기 때문에 웬만하면 쓰지 않는 것이 심신에 좋다.)

# continue

#include <stdio>

for ( int idx = 0; idx < 10; idx++ )
{
	if ( idx % 2 == 1 )
		continue;
        
    printf("%d, ");
}

출력 결과

0, 2, 4, 6, 8, 

위 예제는 홀수의 경우 출력하지 않고 건너 뛴다.

 

반복 구문 내에서 continue를 만나면 해당 반복은 즉시 건너뛰고 다음 반복을 진행한다. continue를 통해서 원치 않는 반복은 건너 뛸 수 있다.

# break

#include <stdio>

for ( int idx = 0; idx < 10; idx++ )
{
	if ( idx % 2 == 1 )
		break;
        
    printf("%d, ");
}

출력결과

0, 

반복문 내에서 break를 만나면 즉시 모든 반복을 종료하고 반복문을 빠져나간다. 위 예제에서는 홀수의 경우 break를 실행하기 때문에 idx == 1일 때 break를 만나고, 반복문을 빠져나간다.

 

break를 통해 반복문 내에서 원하는 작업을 끝냈을 때, 불필요한 남은 반복을 건너뛸 수 있다.

 

# break는 switch문에서도 case를 빠져나갈 때 쓰인다.

# continue와 break는 if문에서는 쓸 수 없다.