문 (프로그래밍)

1. 개요

문(statement)은 프로그래밍 언어에서 수행될 작업을 지정하는 기본적인 구문 요소이다. 문은 단순문과 복합문으로 나뉘며, 단순문에는 할당, 서브루틴 호출, GOTO, return, stop/halt 등이 있다. 복합문은 여러 문을 묶거나 제어 흐름을 관리하며, 블록, 조건문(if, switch), 반복문(for, while, do-while) 등을 포함한다. 각 프로그래밍 언어는 고유한 구문과 예약어를 사용하여 문을 정의하며, BNF(바커스-나우르 표기법)와 같은 표기법으로 문법을 설명한다.

2. 문의 종류

프로그래밍 언어에서 사용되는 문은 크게 단순문과 복합문으로 나뉜다.

2.1. 단순문 (Simple statements)

단순문은 그 자체로 완전한 하나의 명령을 나타내며, 더 이상 작은 단위로 나눌 수 없다. 여기에는 대입문, 함수 호출, 리턴문, GOTO문, 선언문 등이 포함된다.

할당, 호출, 어설션, goto, 반환, 정지/중단/종료 등이 단순문에 해당한다.

2.1.1. 할당문 (Assignment)

대입문은 변수에 값을 저장하는 문이다. 한국 정보 교육 과정에서 변수와 함께 가장 기본적으로 다루는 개념 중 하나이다. 다양한 프로그래밍 언어에서 사용되는 할당문의 예시는 다음과 같다.

2.1.2. 호출문 (Call)

함수 또는 서브루틴을 실행하는 문이다.

2.1.3. 선언문 (Declaration)

변수, 상수, 함수 등의 식별자를 정의하고 선언하는 문이다. 예를 들어 C에서 `int i;`는 정수형 변수 i를 선언하는 선언문이다.

2.1.4. 반환문 (Return)

함수에서 값을 반환하고 함수 실행을 종료한다.

* 포트란: `RETURN 값`
* C, C++, Java, PHP: return 값;

2.1.5. GOTO문

GOTO문은 프로그램의 실행 흐름을 지정된 레이블(label) 위치로 이동시키는 문이다.

최근 한국의 소프트웨어 교육에서는 GOTO문의 사용을 지양하고 구조적 프로그래밍을 권장하는 추세이다. 이는 GOTO문이 프로그램의 가독성을 해치고 유지보수를 어렵게 만들기 때문이다.

2.1.6. 기타 단순문

* 어설션
* C, C++, PHP: assert(관계식);
* Java: assert 관계식;
* 정지/중단/종료
* 포트란: STOP 숫자
* C, C++: exit(표현식)
* PHP: exit 숫자;

2.2. 복합문 (Compound statements)

복합문은 여러 개의 문을 포함하거나, 다른 문들의 실행 흐름을 제어하는 문이다. 복합문은 중첩되어 사용될 수 있다.

많은 복합 문은 루프 명령 또는 선택 명령이다. 이론적으로는 각 유형의 명령 중 하나만 필요하지만, 실제로는 다양한 특수 사례가 존재하여 프로그래밍을 더 쉽게 만들고, 효율적으로 구현할 수 있게 한다.

일부 프로그래밍 언어는 문을 그룹화하는 방법을 제공한다. 예를 들어, Algol 60과 파스칼에서는 `begin end`를, C, PHP, Java에서는 `{ }`를 사용하여 문들을 묶을 수 있다. 여기서 ``는 0개 이상의 문들의 나열을 의미한다. 반면, 다른 프로그래밍 언어들은 각 복합 문 종류마다 다른 종결자를 사용하여 문들이 자동 그룹으로 처리되도록 한다.

2.2.1. 블록 (Block)

블록은 여러 문을 하나의 단위로 묶어 순차적으로 실행하는 구조이다. 블록은 프로그래밍에서 코드를 구성하는 기본적인 요소 중 하나로, 다음과 같은 형태를 가진다.

* Algol 60, 파스칼(Pascal): `begin end`
* C, PHP, Java: `{ }`

위 예제에서 ``는 0개 이상의 문들의 나열을 의미한다.

2.2.2. 조건문 (Conditional statements)

조건문은 특정 조건이 참인지 거짓인지에 따라 다른 문을 실행하도록 하는 구문이다.

2.2.3. 반복문 (Loops)

특정 조건이 만족될 때까지 문을 반복 실행한다.

* 카운트 제어 루프:
* Algol 60: `for index := 1 step 1 until limit do ;`
* 파스칼(Pascal): `for index := 1 to limit do ;`
* C, Java: `for ( index = 1; index <= limit; index += 1) ;`
* Ada: `for index in 1..limit loop end loop`
* 포트란 90(Fortran 90):
```fortran
DO index = 1,limit

END DO
```
* 조건 제어 루프 (루프 시작 시 테스트):
* Algol 60: `for index := expression while test do ;`
* 파스칼(Pascal): `while test do ;`
* C, Java: `while (test) ;`
* Ada: `while test loop end loop`
* 포트란 90(Fortran 90):
```fortran
DO WHILE (test)

END DO
```
* 조건 제어 루프 (루프 종료 시 테스트):
* 파스칼(Pascal): `repeat until test; { note reversed test }`
* C, Java: `do { } while (test) ;`
* Ada: `loop exit when test; end loop;`
* 루프 중간에 테스트가 있는 조건 제어 루프:
* C: `do { if (test) break; } while (true) ;`
* Ada: `loop exit when test; end loop;`

2.2.4. 예외 처리 (Exception Handling)

프로그램 실행 중 발생하는 예외 상황을 처리하는 문이다.

* Ada:
```Ada
begin protected code except when exception specification => exception handler
```
* Java:
```java
try { protected code } catch (exception specification) { exception handler } finally { cleanup }
```
* 파이썬:
```python
try: protected code except exception specification: exception handler else: no exceptions finally: cleanup

3. 구문 (Syntax)

대부분의 프로그래밍 언어는 할당 및 서브루틴 호출 외에도 각 문장을 `goto`, `if`, `while` 등과 같은 특수 단어로 시작한다. 다양한 언어에서 문장의 형식을 설명하기 위해 여러 방법이 사용되었으며, 더 형식적인 방법이 더 정확한 경향이 있다.

* 알골 60은 언어 문법 사양의 새로운 수준을 설정한 바커스-나우르 표기법(BNF)을 사용했다.
* 포트란은 77 버전까지 예제와 함께 영어 산문으로 설명되었으나, 90 버전 이후부터는 BNF의 변형을 사용하여 언어를 설명했다.
* 코볼은 2차원 메타언어를 사용했다.
* 파스칼은 구문 다이어그램과 동등한 BNF를 모두 사용했다.

BNF는 반복을 표현하기 위해 재귀를 사용하므로, 반복을 직접 나타낼 수 있도록 다양한 확장이 제안되었다.

3.1. 예약어 (Reserved keywords)

프로그래밍 언어 문법은 예약어를 특별히 표시하거나 예약하며, 이를 식별자로 사용할 수 없도록 한다. 이는 종종 문법을 더 쉽게 구문 분석할 수 있게 하여, 더 적은 미리 보기를 필요로 한다.

특정 이름은 프로그래밍 언어의 일부로 예약되어 프로그래머가 정의한 이름으로 사용할 수 없다.

가장 널리 사용되는 프로그래밍 언어의 대부분은 예약 키워드를 사용한다. 초기 예로는 FLOW-MATIC (1953) 및 COBOL (1959)이 있다. 1970년 이후에는 Ada, C, C++, Java, Pascal 등이 있다. 예약어의 수는 언어에 따라 다르다. C에는 약 30개가 있는 반면 COBOL에는 약 400개가 있다.