1. 다음에 대해 답하시오 (15점) (1) 프로그래밍 언어의 구성 요소 중 서브프로그램, 모듈을 각각 10줄 이내로 설명하시오 (2) 인터프리터와 컴파일러의 차이점을 3줄 이상 10줄 이하로 설명하시오. (3) 프로그래밍 언어의 평가 기준 중 두 가지만 선택하여 설명하시오. 2 BNF로 표현된 다음 다섯 개의 구문을 이용하여 다음에 대해 답하시오 (15점) (1) 위 구문을 하나의 EBNF로 합쳐 표현하고 그렇게 표현한 이유를 설명하시오 (2) 위 구문을 하나의 구문 도표로 합쳐 표현하고 그렇게 표현한 이유를 설명하시오.

# 프로그래밍 언어의 심층 분석: 구조, 번역, 그리고 형식 문법

## 서론

프로그래밍 언어는 단순한 명령 집합을 넘어, 복잡한 문제 해결을 위한 정교한 사고 체계이자 도구다. 우리가 코드를 작성하고 시스템을 구축하는 과정은 언어의 기본 구조, 번역 메커니즘, 그리고 문법적 정의를 깊이 이해할 때 비로소 진정한 효율성과 안정성을 확보할 수 있다. 본 칼럼에서는 프로그래밍 언어의 핵심 구성 요소인 모듈화 방식과 번역기 작동 원리를 해부하고, 나아가 언어의 정확한 구조를 정의하는 형식 문법의 역할까지 심도 있게 다룬다.

## ### 1. 언어 구성 요소와 평가 기준: 추상화와 신뢰성

프로그래밍 언어의 설계는 궁극적으로 복잡성을 관리하고 코드의 신뢰도를 높이는 데 집중한다. 이를 위한 핵심적인 두 가지 구성 요소는 서브프로그램(Subprogram)과 모듈(Module)이다.

**서브프로그램 (Subprogram)**은 특정 작업을 수행하도록 정의된 실행 단위다. 함수(Function)나 프로시저(Procedure)가 대표적이며, 매개변수를 통해 입력받은 값을 처리하고 결과를 반환하는 재사용 가능한 코드 블록이다. 이는 특정 기능을 추상화하여 구현 세부 사항을 숨기는 절차적 추상화의 기본이 된다. 예를 들어, 수학 라이브러리의 `sqrt()` 함수는 그 내부 계산 방식에 관계없이 사용자에게 제곱근 계산이라는 명확한 기능을 제공한다.

**모듈 (Module)**은 서브프로그램보다 상위 개념으로, 관련 있는 데이터 구조와 서브프로그램들을 하나의 논리적 단위로 묶어 관리하는 컨테이너다. 모듈은 정보 은닉(Encapsulation)과 독립적인 이름 공간(Scope)을 제공하여 시스템 규모가 커질 때 이름 충돌을 방지하고 의존성을 최소화한다. 파이썬의 패키지나 자바의 클래스 혹은 C++의 네임스페이스가 모듈의 역할을 수행하며, 시스템의 구조적 무결성을 유지하는 데 필수적이다.

프로그래밍 언어를 평가하는 기준 중 가장 중요한 두 가지는 **신뢰성(Reliability)**과 **가독성(Readability)**이다. 신뢰성은 프로그램이 명세된 대로 오류 없이 동작할 가능성을 의미하며, 강한 타입 검사(Strong Type Checking)나 예외 처리 메커니즘이 신뢰성을 높인다. 가독성은 코드를 이해하기 쉬운 정도를 나타내며, 단순하고 일관된 구문 구조, 의미 있는 이름 사용 등이 가독성을 향상시켜 유지보수 비용을 절감시킨다.

## ### 2. 번역 메커니즘: 인터프리터와 컴파일러의 대비

프로그램 코드를 기계가 이해할 수 있는 형태로 바꾸는 번역 과정에는 크게 컴파일러와 인터프리터 두 가지 방식이 존재한다.

**컴파일러(Compiler)**는 소스 코드 전체를 한 번에 읽어 들여 최종적으로 특정 플랫폼에서 직접 실행 가능한 기계어 코드로 변환하는 프로그램이다. 이 방식은 실행 전에 전체 코드의 구조적, 문법적 오류를 상세히 검출하며, 최적화 과정을 거치므로 실행 속도가 매우 빠르다. C나 C++ 같은 언어들이 이 방식을 사용하며, 대규모 시스템이나 성능이 중요한 분야에 적합하다.

**인터프리터(Interpreter)**는 소스 코드를 실행 시점에 명령어 단위로 즉시 해석하고 실행하는 방식이다. 소스 코드가 플랫폼 독립적으로 유지될 수 있어 이식성이 높으며, 개발 중 수정 사항을 즉시 반영하여 테스트할 수 있어 개발 속도가 빠르다. 다만, 매번 실행할 때마다 번역 과정이 반복되므로 일반적으로 컴파일 방식보다 실행 속도가 느리다. 파이썬이나 자바스크립트가 대표적인 예시다.

## ### 3. 형식 문법의 정의와 명료화 (BNF, EBNF)

프로그래밍 언어의 구문 구조를 정의하는 가장 정확하고 모호함이 없는 방법은 형식 문법(Formal Grammar)을 사용하는 것이다. 배커스-나우르 형식(BNF, Backus-Naur Form)은 이러한 정의의 표준이지만, 반복 구조나 선택 구조를 표현할 때 지나친 재귀 호출을 사용해야 하는 단점이 있다.

다음은 BNF로 표현된 다섯 개의 구문이 반복적인 구조를 정의한다고 가정한 예시다.

| No. | BNF 구문 (가정) | 설명 |

| :---: | :---: | :--- |

| 1 | ` ::= ` | 리스트는 ID 하나로 시작한다. |

| 2 | ` ::= ` | 리스트는 ID와 꼬리 부분으로 구성된다. |

| 3 | ` ::= , ` | 꼬리는 쉼표와 ID로 구성된다. |

| 4 | ` ::= , ` | 꼬리는 쉼표, ID, 그리고 또 다른 꼬리로 구성된다 (재귀). |

| 5 | ` ::= letter | letter ` | ID는 문자 하나 이상이다 (ID ::= letter { letter }) |

이 다섯 구문은 결국 "쉼표로 구분된 하나 이상의 ID 목록"을 정의한다.

**(1) EBNF로 합쳐 표현하는 이유**

위 다섯 개의 구문 중 목록 정의 부분(1, 2, 3, 4)을 하나의 EBNF로 합치면 다음과 같이 표현된다.

$$ ::= \{ , \}$$

**이유:** 확장 배커스-나우르 형식(EBNF)은 중괄호 `{}`를 사용하여 0회 이상의 반복을 표현하고, 대괄호 `[]`를 사용하여 선택적 요소를 표현함으로써 BNF의 복잡한 재귀 정의를 간결하고 명확하게 대체한다. 기존 BNF 정의 4번처럼 반복을 위해 재귀적 정의를 사용해야 했던 부분을 반복 기호로 치환함으로써 문법의 가독성을 극대화하고, 파서(Parser)를 구현할 때 코드를 더 직접적으로 반영할 수 있게 만든다.

**(2) 구문 도표로 합쳐 표현하는 이유**

구문 도표(Syntax Diagram)는 해당 구문의 흐름을 시각적으로 표현한 다이어그램이다.

* `` 구문 도표는 다음과 같은 흐름을 갖는다: 시작점 → `` → 루프 진입 (쉼표 ` , ` → ``를 다시 통과) → 종료점.

* (여기서 구문 도표를 직접 그릴 수 없으므로 시각적 흐름을 서술한다.)

**이유:** 구문 도표는 형식 문법 중 가장 직관적인 표현 방식이다. 코딩 경험이 적거나 형식 문법에 익숙하지 않은 독자나 개발자에게 언어 구문 규칙의 흐름(순서, 선택, 반복)을 한눈에 파악할 수 있도록 돕는다. EBNF처럼 기호를 사용하지만, 화살표와 노드를 사용하여 문법의 구조를 시각화함으로써 문법적 모호성을 효과적으로 제거한다.

## 결론

프로그래밍 언어는 단순히 코드를 작성하는 도구가 아니라, 복잡한 시스템을 체계적으로 설계하고 관리하기 위한 과학적 기반을 제공한다. 서브프로그램과 모듈은 시스템의 복잡성을 관리하는 건축적 요소이며, 컴파일러와 인터프리터는 코드를 효율적으로 실행하는 데 필요한 엔진이다. 마지막으로, BNF와 EBNF 같은 형식 문법은 언어의 구문적 무결성을 보장하는 청사진의 역할을 수행한다. 언어의 근본 원리를 이해하는 것은 단순한 지식을 넘어, 더욱 견고하고 신뢰성 높은 소프트웨어를 설계하는 통찰력을 제공한다.