# C3 배우기

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- Author: [neo](https://news.hada.io/@neo)
- Published: 2025-05-31T10:05:52+09:00
- Updated: 2025-05-31T10:05:52+09:00
- Original source: [alloc.dev](https://alloc.dev/2025/05/29/learning_c3)
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## Topic Body

- **C3**는 C 언어를 기반으로 하며, 모듈, 연산자 오버로딩, 제네릭, 컴파일 타임 실행 등 **고급 기능**을 제공함
- 익숙한 C 문법을 유지하면서, **에러 처리**, **defer**, **foreach** 등 **생산성과 안정성을 강화하는 문법**이 탑재됨
- **선언적 계약(contracts)** , **옵셔널 타입과 에러 처리 방식** 도입으로 **안전성과 명확성**이 향상됨
- 표준 라이브러리와 **빌드 시스템 통합**, 임시 메모리 할당 등 **실용적인 개발 환경**이 지원됨
- 빌드, 프로젝트 생성, 코드 구조 등에서 **Zig 언어**와 유사성이 있으며, 새로운 **언어 설계 실험**이 엿보임

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### C3 개요 및 특징

#### C3란 무엇인가?

- C3는 기존 C 언어 위에서 빌드된 언어로, 익숙한 **문법 유지**와 동시에 C에서는 어려운 **모듈 시스템, 연산자 오버로딩, 제네릭, 컴파일 타임 실행, 에러 처리, defer, value methods, 점진적 계약(contracts), 슬라이스, foreach, 다이나믹 타입 지원** 등의 기능 제공
- 네임스페이스를 활용한 모듈 구조로 **이름 충돌**을 방지함 (`abc::Context`처럼 명령적 네임스페이스 사용)
- 주요 목표는 **생산성을 높이고 현대적 시스템 프로그래밍 기능**을 안전하게 제공함

#### 언어 특징

##### Hello World 예시

- C와 문법적으로 유사
- 함수 선언에 `fn` 키워드를 명시적으로 사용해야 함
- 입출력 등 **표준 라이브러리 함수**가 강력하며, 다양한 타입도 바로 출력 가능

##### foreach 루프

- C와 달리 **foreach 문법**을 기본 지원
- 참조를 통한 반복문은 변수명 앞에 `&` 기입(고급 기능)
- break, continue 지원, 타 언어의 foreach와 유사

##### while 루프

- C99 이전에는 선언을 while 조건식 내부에서 못 썼으나, C3에서는 내부 선언이 가능함

##### enum과 switch문

- switch문에서 **암시적 break** 지원(혼재된 암시/명시적 break는 호불호)
- nextcase 키워드로 명확한 **케이스 이동(점프 테이블 구현 간편화)** 지원
- Zig, C 등 기존 언어에서 복잡했던 switch-case 흐름을 간결하게 제어 가능

##### defer 키워드

- 스코프 종료 시점에 **defer 예약된 구문을 역순으로 실행**하여 자원 정리를 안전하게 보장
- `catch`, `try`와 결합된 defer 활용(에러 처리 흐름 제어)

##### struct와 union

- struct 내부에 이름/익명 형태의 **서브 struct/union** 허용, **tagged union** 패턴 설계가 쉬움
- 익명(동일 이름 필드 중복)과 이름 충돌의 구분 엄격히 명시

##### 에러 처리 방식

- ? 기호로 **옵셔널 타입** 지원, 에러 및 값 옵션을 통합해 편의성 강화
- catch 키워드로 빈(Optional 없는) 상태/에러 분기 가능
- Rust, Zig와 달리 **에러와 옵션 값 구분이 약함**(장점: 단순함, 단점: 취지 명확성 저하)
- ! 연산자(rethrow)로 예외 전파 가능

##### 계약(Contracts)

- 함수 전후 조건(Require/Ensure)을 `<* .. *>` 사이에 작성(컴파일 시 조건 확인)
- 컴파일 타임 fold 분석까지 지원(정적 분석은 미구현)

##### struct 메서드

- 타입 명시 + 점 표기법(`Foo.next`)으로 **연관 메서드** 구성, 네임스페이스 있음(프리미티브 포함)
- 구조체/유니언/enum 등 모든 타입에 메서드 허용

##### 매크로

- 컴파일 타임 평가 기반 매크로(`macro` 키워드)
- $로 컴파일 타임 파라미터, #로 평가 전 전달 구현
- C 스타일(얽힌 매크로 문제 최소화, AST 안정성 강조, @접두사 체크 등)
- 타입 리플렉션 및 컴파일 타임 실행을 매크로로 처리

##### 타입 프로퍼티

- `alignof, kindof, extnameof, sizeof, typeid, methodsof, has_tagof, tagof, is_eq, is_ordered, is_substruct` 등
- 메타프로그래밍, 리플렉션에 적합함

##### Base64/Hex 리터럴

- b64"..." x"..." 형태로 **바이트 시퀀스 직접 선언** 가능
- 내장 매크로 `$embed`로 대체 필요성(실제론 사용 빈도가 낮음)

##### 프리미티브 타입

- int, uint, char(무조건 unsigned), bool, float, int128/uint128 등 다양한 기본형
- iptr, uptr, isz, usz 등 포인터/사이즈 계열의 별도 타입(직관성 약간 떨어짐)
- C와 달리 bit-size 보장

##### 기타

- **연산자 오버로딩**, **구조체 서브타이핑**, **제네릭**, **런타임 디스패치**, **any 타입**, **비트필드 구조체(bitstructs)** 등 폭 넓은 기능 세트 탑재

### 실습: C3 경험기

#### C3 설치

- 공식 사이트의 프리빌트 바이너리, 직접 소스 빌드 두 가지 지원
- LLVM, LLD 설치 필요(연결 문제 발생 시 `-DLLVM_DIR`, `-DLLD_DIR` CMake 플래그 활용)
- 일부 배포판의 LLD 라이브러리 미포함 이슈로 바이너리 직접 다운로드 권장
- C3 컴파일러는 libtinfo 의존성 필요

#### 프로젝트 생성

- `c3c init` 명령으로 표준 폴더 구조 생성(`LICENSE`/`README.md`/`project.json`/`src` 등)
- Bluild, 빌드 타깃, 소스 설정 등 기반 프로젝트 구성(Zig, Cargo와 유사)
- 기본 main.c3 파일은 매우 간결(의견: 새로운 유저에게 적합)

#### 계산기 만들기

##### 설계 및 목적

- **재귀 하강 파서**(Recursive Descent Parser) 및 계산기 핵심 로직 구현에 C3의 **함수, 입출력, 메모리 관리, 반복문** 등 다양한 문법을 실습
- 문법의 직관성, 실전 생산성 등 우수/불편한 점 직접 파악 목적

##### 입력 처리

- @pool으로 **임시 할당자(tmem)** 사용, 스코프 종료 시 자동 메모리 해제(arena allocator)
- 표준 메모리 관리 방식인 tmem(임시), mem(일반) 지원, 함수 단위 할당자 전달 패턴(Zig과 C의 장점 혼합)
- main 함수는 반환값 반드시 명시(컴파일러에서 enforced)
- 리턴값을 무시해도 괜찮은 함수는 @maydiscard 어트리뷰트 표기(악의적 무시 방지)

##### 토크나이저 구현

- 사용자 입력을 토큰 리스트로 분해
- C3 표준 라이브러리의 List, foreach 구문, switch-case(nextcase, 암시/명시적 break 조합) 등 다양한 제어문 활용
- 슬라이스 구문(양 끝 인덱스 모두 포함)과 0 길이 슬라이스 관련 혼란 있음(별도 길이 지정 구문 존재)
- 임시/일반 할당자 혼합 사용 등 **메모리 관리의 투명성**과 융통성, Rust 등 타언어 대비 우수함

##### 파서 구현

- 직접적인 파서 코딩 경험기(생략)

### 결론 및 종합 의견

- C3는 전통적인 시스템 언어와 **현대적 설계의 접점**을 추구
- **Zig, Rust, C**를 연구하며, **성과 코드 안정성 양립** 언어로 설계됨
- **모듈성, 안전한 메모리/에러/계약 처리, 강력한 메타프로그래밍, 직관적 빌드 시스템** 등 다양한 기능이 두드러짐
- **학습 곡선**은 C 유경험자 기준 점진적으로 진입 가능
- 언어 서버, IDE 등 **생태계 미성숙** 및 일부 문법의 호불호 등은 개선 필요
- 실무 로우레벨/시스템 개발에서 **차세대 대안 언어**로 주목할만함

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