C 언어의 기본 데이터 타입 매핑 – 튜토리얼

이 튜토리얼 시리즈는 Kotlin과 C 매핑의 첫 번째 부분입니다.

C 언어의 기본 데이터 타입 매핑
C 언어의 구조체 및 유니온 타입 매핑
함수 포인터 매핑
C 언어의 문자열 매핑

C 라이브러리 임포트는 베타 단계입니다. cinterop 툴이 C 라이브러리에서 생성하는 모든 Kotlin 선언에는 @ExperimentalForeignApi 어노테이션이 있어야 합니다.

Kotlin/Native에 포함된 네이티브 플랫폼 라이브러리(Foundation, UIKit, POSIX 등)는 일부 API에 대해서만 옵트인(opt-in)이 필요합니다.

어떤 C 데이터 타입이 Kotlin/Native에서 보이는지, 그리고 그 반대의 경우도 살펴보겠습니다. 또한 Kotlin/Native와 멀티플랫폼 Gradle 빌드의 고급 C interop 관련 사용 사례를 검토해 보겠습니다.

이 튜토리얼에서는 다음을 수행합니다.

• C 언어의 데이터 타입 알아보기
• 이러한 타입들을 익스포트(export)에 사용하는 C 라이브러리 생성
• C 라이브러리에서 생성된 Kotlin API 검사

명령줄을 사용해서 Kotlin 라이브러리를 직접 생성하거나, 스크립트 파일(.sh 또는 .bat 파일 등)을 통해 생성할 수 있습니다. 하지만 이 방법은 수백 개의 파일과 라이브러리를 가진 대규모 프로젝트에는 잘 확장되지 않습니다. 빌드 시스템을 사용하면 Kotlin/Native 컴파일러 바이너리 및 전이적 종속성을 가진 라이브러리를 다운로드하고 캐싱하는 것은 물론, 컴파일러와 테스트를 실행함으로써 프로세스를 단순화할 수 있습니다. Kotlin/Native는 Kotlin 멀티플랫폼 플러그인을 통해 Gradle 빌드 시스템을 사용할 수 있습니다.

C 언어의 타입

C 프로그래밍 언어에는 다음과 같은 데이터 타입이 있습니다.

• 기본 타입: char, int, float, double (한정자 signed, unsigned, short, long 포함)
• 구조체, 유니온, 배열
• 포인터
• 함수 포인터

또한 더 구체적인 타입들이 있습니다.

• 불리언(Boolean) 타입 (C99에서)
• size_t 및 ptrdiff_t (그리고 ssize_t)
• 고정 너비 정수 타입 (예: int32_t 또는 uint64_t) (C99에서)

C 언어에는 다음과 같은 타입 한정자도 있습니다: const, volatile, restrict, atomic.

어떤 C 데이터 타입이 Kotlin에서 보이는지 살펴보겠습니다.

C 라이브러리 생성

이 튜토리얼에서는 lib.c 소스 파일을 생성하지 않습니다. 이 파일은 C 라이브러리를 컴파일하고 실행하려는 경우에만 필요합니다. 이 설정을 위해서는 cinterop 툴을 실행하는 데 필요한 .h 헤더 파일만 있으면 됩니다.

cinterop 툴은 각 .h 파일 세트에 대해 Kotlin/Native 라이브러리(.klib 파일)를 생성합니다. 생성된 라이브러리는 Kotlin/Native에서 C로의 호출을 연결하는 데 도움을 줍니다. 이 라이브러리에는 .h 파일의 정의에 해당하는 Kotlin 선언이 포함되어 있습니다.

C 라이브러리를 생성하려면:

1. 향후 프로젝트를 위한 빈 폴더를 생성합니다.

2. 그 안에 다음 내용으로 lib.h 파일을 생성하여 C 함수가 Kotlin으로 어떻게 매핑되는지 확인합니다.

   #ifndef LIB2_H_INCLUDED
   #define LIB2_H_INCLUDED
   
   void ints(char c, short d, int e, long f);
   void uints(unsigned char c, unsigned short d, unsigned int e, unsigned long f);
   void doubles(float a, double b);
   
   #endif

   이 파일에는 extern "C" 블록이 없는데, 이 예제에서는 필요하지 않지만 C++와 오버로드된 함수를 사용하는 경우에는 필요할 수 있습니다. 자세한 내용은 이 Stackoverflow 스레드를 참조하세요.

3. 다음 내용으로 lib.def 정의 파일을 생성합니다.

   headers = lib.h

4. cinterop 툴이 생성한 코드에 매크로 또는 다른 C 정의를 포함하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 이렇게 하면 메서드 본문도 컴파일되어 바이너리에 완전히 포함됩니다. 이 기능을 사용하면 C 컴파일러 없이도 실행 가능한 예제를 생성할 수 있습니다.

   이를 위해 --- 구분자 뒤에 lib.h 파일의 C 함수에 대한 구현을 새로운 interop.def 파일에 추가합니다.

   
   ---
    
   void ints(char c, short d, int e, long f) { }
   void uints(unsigned char c, unsigned short d, unsigned int e, unsigned long f) { }
   void doubles(float a, double b) { }

interop.def 파일은 IDE에서 애플리케이션을 컴파일, 실행 또는 여는 데 필요한 모든 것을 제공합니다.

Kotlin/Native 프로젝트 생성

자세한 첫 번째 단계와 새로운 Kotlin/Native 프로젝트를 생성하고 IntelliJ IDEA에서 여는 방법에 대한 지침은 Kotlin/Native 시작하기 튜토리얼을 참조하세요.

프로젝트 파일을 생성하려면:

1. 프로젝트 폴더 안에 다음 내용으로 build.gradle(.kts) Gradle 빌드 파일을 생성합니다.

   KotlinGroovy

   plugins {
       kotlin("multiplatform") version "2.2.10"
   }
   
   repositories {
       mavenCentral()
   }
   
   kotlin {
       macosArm64("native") {    // Apple Silicon 기반 macOS
       // macosX64("native") {   // x86_64 플랫폼 기반 macOS
       // linuxArm64("native") { // ARM64 플랫폼 기반 Linux 
       // linuxX64("native") {   // x86_64 플랫폼 기반 Linux
       // mingwX64("native") {   // Windows 기반
           val main by compilations.getting
           val interop by main.cinterops.creating
       
           binaries {
               executable()
           }
       }
   }
   
   tasks.wrapper {
       gradleVersion = "8.14"
       distributionType = Wrapper.DistributionType.BIN
   }

   plugins {
       id 'org.jetbrains.kotlin.multiplatform' version '2.2.10'
   }
   
   repositories {
       mavenCentral()
   }
   
   kotlin {
       macosArm64("native") {    // Apple Silicon 기반 macOS
       // macosX64("native") {   // x86_64 플랫폼 기반 macOS
       // linuxArm64("native") { // ARM64 플랫폼 기반 Linux
       // linuxX64("native") {   // x86_64 플랫폼 기반 Linux
       // mingwX64("native") {   // Windows 기반
           compilations.main.cinterops {
               interop 
           }
       
           binaries {
               executable()
           }
       }
   }
   
   wrapper {
       gradleVersion = '8.14'
       distributionType = 'BIN'
   }

   이 프로젝트 파일은 C interop을 추가 빌드 단계로 구성합니다. 다양한 구성 방법을 알아보려면 멀티플랫폼 Gradle DSL 참조를 확인하세요.

2. interop.def, lib.h, lib.def 파일을 src/nativeInterop/cinterop 디렉토리로 이동합니다.

3. src/nativeMain/kotlin 디렉토리를 생성합니다. 이 곳에 모든 소스 파일을 배치해야 하며, 이는 구성 대신 컨벤션(관례)을 사용하는 Gradle의 권장 사항을 따릅니다.

   기본적으로 C의 모든 심볼은 interop 패키지로 임포트됩니다.

4. src/nativeMain/kotlin 안에 다음 내용으로 hello.kt 스텁(stub) 파일을 생성합니다.

   import interop.*
   import kotlinx.cinterop.ExperimentalForeignApi
   
   @OptIn(ExperimentalForeignApi::class)
   fun main() {
       println("Hello Kotlin/Native!")
     
       ints(/* fix me*/)
       uints(/* fix me*/)
       doubles(/* fix me*/)
   }

Kotlin 측면에서 C 기본 타입 선언이 어떻게 보이는지 배운 후 이 코드를 완성할 것입니다.

C 라이브러리용으로 생성된 Kotlin API 검사

C 기본 타입이 Kotlin/Native로 어떻게 매핑되는지 살펴보고 예제 프로젝트를 그에 따라 업데이트해 보겠습니다.

IntelliJ IDEA의 선언으로 이동 명령(/)을 사용하여 C 함수에 대한 다음 생성된 API로 이동합니다.

fun ints(c: kotlin.Byte, d: kotlin.Short, e: kotlin.Int, f: kotlin.Long)
fun uints(c: kotlin.UByte, d: kotlin.UShort, e: kotlin.UInt, f: kotlin.ULong)
fun doubles(a: kotlin.Float, b: kotlin.Double)

C 타입은 직접 매핑되는데, char 타입은 일반적으로 8비트 부호 있는(signed) 값이므로 kotlin.Byte로 매핑됩니다.

C	Kotlin
char	kotlin.Byte
unsigned char	kotlin.UByte
short	kotlin.Short
unsigned short	kotlin.UShort
int	kotlin.Int
unsigned int	kotlin.UInt
long long	kotlin.Long
unsigned long long	kotlin.ULong
float	kotlin.Float
double	kotlin.Double

Kotlin 코드 업데이트

이제 C 정의를 확인했으니 Kotlin 코드를 업데이트할 수 있습니다. hello.kt 파일의 최종 코드는 다음과 같습니다.

import interop.*
import kotlinx.cinterop.ExperimentalForeignApi

@OptIn(ExperimentalForeignApi::class)
fun main() {
    println("Hello Kotlin/Native!")
  
    ints(1, 2, 3, 4)
    uints(5u, 6u, 7u, 8u)
    doubles(9.0f, 10.0)
}

모든 것이 예상대로 작동하는지 확인하기 위해 IDE에서 runDebugExecutableNative Gradle 태스크를 실행하거나 다음 명령을 사용하여 코드를 실행합니다.

./gradlew runDebugExecutableNative

다음 단계

시리즈의 다음 부분에서는 구조체 및 유니온 타입이 Kotlin과 C 사이에 어떻게 매핑되는지 배울 것입니다.

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더 보기

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