[밑바닥부터 만드는 컴퓨팅] 9장 고수준 언어

해당 장에서는 고수준 프로그램을 작성할 수 있는 잭(jack)이라는 언어를 소개합니다. 잭은 간단한 객체지향 언어입니다. 자바나 C# 같은 언어와 비슷하지만 문법이 더 단순하며, 상속을 지원하지 않습니다.

10장과 11장에서는 잭 프로그램을 VM 코드로 변역하는 컴파일러를 만들고, 12장에서는 잭/핵 플랫폼의 간단한 운영체제를 작성할 예정입니다.

1. 배경

1.1 예제 1: Hello world

잭 언어는 Main.main 함수에서 시작됩니다. Main이라는 클래스 안에 main이라는 메서드가 있어야 합니다.

/* Hello World 프로그램 */ 
class Main { 
  function void main() { 
    /* 표준 라이브러리를 이용해서 텍스트를 출력한다. */ 
    do Output.printString("Hello World"); 
    do Output.println(); // 새 라인 
    return; 
  } 
}

1.2 절차적 프로그래밍과 배열 처리

/* 정수열의 평균을 계산한다. */ 
class Main { 
  function void main() { 
    var Array a; 
    var int length; 
    var int i, sum; 

    let length = Keyboard. readInt("How many numbers? "); 
    let a = Array.new(length); // 배열을 구성한다. 
    let i = 0; 

    while (i < length) { 
      let a[i] = Keyboard. readInt("Enter the next number: "); 
      let sum = sum + a[i]; 
      let i = i + 1; 
    } 

    do Output.printString("The average is: "); 
    do Output.printInt(sum / length); 
    do Output.println(); 
    return; 
  } 
}

잭 프로그램은 표준 라이브러리에 내장된 Array 클래스를 통해 배열을 선언합니다. 잭 언어의 배열에는 타입이 없습니다. 정수, 객체 등등 어떤 것이라도 넣을 수 있습니다.

1.3 예제 3: 추상 데이터 타입

프로그래밍 언어는 기본 데이터 타입이 정해져 있는데, 잭은 int, char, boolean 세가지를 지원합니다. 추가로 필요한 경우 직접 클래스를 만들어 사용할 수 있습니다.

1.3.1 클래스 인터페이스 정의하기

이번 예시는 분수를 추상화하려 합니다.

// Fraction은 n/m을 표현하는 객체다. (n, m은 정수) 
field int numerator, denominator // Fraction 객체 속성 
constructor Fraction new(int a, int b) // 새로운 Fraction 객체를 반환한다. 
method int getNumerator() // 이 분수의 분자를 반환한다. 

method int getDenominator() // 이 분수의 분모를 반환한다. 
method Fraction plus (Fraction other) // 이 분수와 또 다른 분수의 합을 분수 객체로 반환한다. 
method void print() // 이 분수를 "분자/분모"  형식으로 출력한다.  필요한 분수 관련 기능을 여기에 추가한다

잭에서 현재 객체 수준의 연산은 메서드로 표현되고, 클래스 수준의 연산은 함수로 표현됩니다.

1.3.2 클래스 사용하기

// 2/3와 1/5를 더한다. 
class Main { 
  function void main() { 
    var Fraction a, b, c; 
    let a = Fraction. new(2,3); 
    let b = Fraction. new(1,5); 
    let c = a.plus(b); // c = a + b 24 
    do c.print(); // "13/15"가 출력되어야 한다. 
    return; 
  } 
}

1.3.3 클래스 구현하기

/* Fraction 타입 및 관련 기능을 제공한다. */ 
class Fraction { 
  field int numerator, denominator; 

  /* 주어진 분자 및 분모에서 
   * 새로운 (약분된) 분수를 생성한다. */ 
  constructor Fraction new(int a, int b) { 
    let numerator = a; 
    let denominator = b; 
    do reduce(); // a/b가 약분되지 않았으면 약분한다. 
    return this;
  }

   /* 이 분수를 약분한다. */ 
  method void reduce() {  
    var int g;
    let g = Fraction.gcd(numerator, denominator); 
    if (g > 1) { 
      let numerator = numerator / g;
      let denominator = denominator / 9; 
    } 
    return; 
  }

  /** a와 b의 최대 공약수를 계산한다. */ 
  function int gcd(int a, int b){ 
    var int r; 
    while (~(b = 0)) { // 유클리드 알고리즘을 적용한다. 
      let r = a - (b * (a / b)); // rea/b의 나머지 
      let a = b; 
      let b = r; 
    } 
    return a; 
  }

  /** 접근자. */ 
  method int getNumerator() { return numerator; } 
  method int getDenominator() { return denominator; } 

  /* 이 분수와 또 다른 분수의 합을 반환한다. */ 
  method Fraction plus ( Fraction other){ 
    var int sum; 
    let sum = (numerator * other.getDenominator()) + (other.getNumerator() * denominator()); 
    return Fraction.new(sum, denominator * other.getDenominator()); 
  }
  // 추가 분수 관련 메서드들; minus, times, div 등 

  /* 이 분수를 출력한다. */ 
  method void print() { 
    do Output.printInt(numerator); 
    do Output.printString("/"); 
    do Output.printInt(denominator); 
    return; 
  } 
}// Fraction 클래스

1.4 예제 4 : 연결 리스트 구현

/** List 클래스는 연결 리스트 추상화를 제공한다. */ 
class List { 
  field int data; 
  field List next; 

  /* 새로운 List 객체를 생성한다. */ 
  constructor List new(int car, List cdr) { 
    let data = car; 
    let next = cdr; 
    return this; 
  } 

  /* 이 List를 리스트 꼬리부터 재귀적으로 제거한다. */ 
  method void dispose() { 
    if (~(next = null)) { 
      do next.dispose(); 
    } 
    // OS 루틴을 이용해서 이 객체가 
    // 점유했던 메모리를 재활용한다. 
    do Memory.deAlloc(this); 
    return; 
  } 
  // 추가적인 리스트 관련 메서드는 여기에 쓴다. } // List 클래스
} List 클래스

이후 jack 언어에 대한 자세한 내용은 다루지 않겠습니다. 기본적으로 고수준 프로그래밍 언어를 다룰 줄 안다면 jack 언어를 사용하는데는 문제 없을것으로 생각됩니다.