구구단 구현하기 - 기획

프로그램 기획

구구단 프로그램을 작성하기 위해서는 아래의 기능을 구현해야 한다.

1. 이용자 입력 처리
   • 숫자 입력: 이용자에게 계산하고자 하는 숫자를 문자열로 입력받는다.
   • 문자열 정수 변환: 이용자에게 입력 받은 문자열을 정수로 변환한다.
   • 예외 처리: 정수가 1보다 작거나 99보다 큰 경우, 프로그램을 종료한다.
2. 구구단 출력
   • 곱셈 및 출력: 입력된 정수와 곱해지는 수(승수)를 1~9까지 변경하며 곱한 후, 각 연산 결과를 출력한다.
   • 9회 반복 루프: 위의 ‘곱셈 및 출력’ 과정을 9회 연속으로 수행한다.

세부 구현은 다음이 필요하다.

1. 반복문

   • 해당 프로그램은 곱셈과 결과값 출력을 9번 반복한다. 따라서 반복문 구현이 필수적이며, 이는 분기문과 조건문 (cmp, jmp, je, …)으로 구현 가능하다.

2. 개행 문자(\n) 처리

   • 일반적으로 컴퓨터는 이용자 입력을 문자열로 처리한다. 이때 read 시스템 콜을 사용해 이용자로부터 문자열을 입력 받는 경우, 입력의 끝을 나타내는 개행 문자(\n)가 문자열의 마지막에 함께 저장된다.
   • 이는 추후 문자열을 정수로 변환할 때 번거로움이 생길 수 있기 때문에, 개행 문자를 널 바이트로 바꿔주는 것이 좋다.

3. 문자열의 정수 변환

   • 입력 받은 숫자 형태의 문자열을 정수 데이터로 변환하기 위해, C의 atoi()와 유사한 기능을 직접 구현해야 한다. 문자 ‘9’를 정수 9로 변환하는 과정을 생각해보자. 문자 ‘9’는 아스키 코드 57에 해당한다.

   • 이때 문자 ‘0’은 아스키 코드 48에 대응하므로, 문자 ‘9’의 아스키 코드에서 문자 ‘0’의 아스키 코드를 빼면 정수 9를 얻을 수 있다. 따라서 모든 숫자 문자에 대해 해당 문자의 아스키 코드에서 ‘0’의 아스키 코드인 48을 빼면 대응하는 정수 값을 구할 수 있다.

   • 문자열 ‘9876’을 정수 9876으로 변환하는 과정은, 우선 각 자릿수의 문자를 숫자로 변환한 후, 10의 거듭제곱을 곱해 정수로 변환할 수 있다. 이를 설명하기 위해 정수 9876을 십진법의 전개식으로 나타내면 아래와 같다.

     $$ 9876 = 9 * 10^3 + 8 * 10^2 + 7 * 10^1 + 6 * 10^0 $$

   • 그러나 연산의 편의를 위해서는 위의 계산식을 사용하는 것보다 호너의 법칙을 사용하는 것이 더 효율적이다. 따라서 각각의 문자를 정수 9, 8, 7, 6으로 변환한 후, 호너의 법칙을 이용해 문자열을 정수로 변환한다. 호너의 법칙으로 9876을 나타낸 식은 아래와 같다.

     $$ 9876 = ((9 * 10 + 8) * 10 + 7) * 10 + 6 $$

   **호너의 법칙

   호너의 법칙(Horner’s method)** 또는 **호너의 방법(Horner’s rule)**은 다항식을 표현하는 방법 중 하나로, 다항식을 중첩된 형태로 바꿔 한 번의 순회로 계산할 수 있게 만드는 기법이다. 이 방법을 이용하면 지수 연산을 명시적으로 수행하지 않고도, 계수를 차례대로 곱셈/덧셈해 나가면서 최종 값을 얻을 수 있어 메모리 효율성이 좋다. 아래는 다항식 P(x)를 호너의 법칙으로 나타내는 예시이다.

   $$ P(x) = a_0 + a_1x + a_2x^2 + ... + a_nx^n = a_0 + x(a_1 + x(a_2 + x(... + x(a_n-1 + xa_n)...))) $$

• 계산식 출력에는 printf() 와 포맷 스트링을 사용한다. 이때, printf()는 구현이 번거롭기 때문에 extern 명령어를 통해 외부에 정의된 함수를 사용하도록 한다.

구구단 구현하기 - 구현

.data/.bss 섹션 정의

프로그램의 기능을 구현하기 전, 입출력에 사용될 문자열 데이터와 상수를 정의해야 한다.

데이터 세그먼트(Data Segment)에는 값이 정해진, 즉 초기화가 된 전역 변수와 상수들이 위치한다. 따라서 .data 섹션에 프로그램에 사용될 상수 문자열들과 전역 변수 및 상수를 정의한다. 일반적으로 상수 문자열은 .rodata 섹션에 정의된다.