12. 포인터

1. 포인터

 

• 정의: 메모리 주소를 저장하는 변수로, 실행중인 프로세스의 임의 주소에 접근 할 수 있게 한다.
• 포인터를 이용하여 프로세스의 원하는 영역에 접근 가능하다.

 

포인터 자료형

• 종류: 포인터 변수, 배열 포인터, 포인터 배열, 함수 포인터, 다중 포인터, void형 포인
  • 포인터 변수: 다른 변수의 메모리 주소를 저장하는 변수
  • 배열 포인터: 배열의 첫 번째 요소의 주소를 가리키는 포인터 ex) int (*arrPtr)[10]; (10개의 정수를 가진 배열을 가리키는 포인터)
  • 포인터 배열: 포인터를 요소로 가지는 배열 ex) int *ptrArray[10]; (정수형 포인터 10개를 가진 배열)
  • 함수 포인터: 함수를 가리키는 포인터 ex) void (*funcPtr)(int); (정수를 인자로 받는 함수 포인터)
  • 다중 포인터: 포인터를 가리키는 포인터 ex) int **pp; (정수형 포인터를 가리키는 포인터)
  • void형 포인터: 특정 자료형에 종속되지 않는 포인터 ex) void *vp

 

포인터 변수

*를 추가하여 선언

자료형 *변수이름;
ex) int *ip; (정수형 포인터)
ex) char *cp; (문자형 포인터)
ex) double *dp; (실수형 포인터)

• &(주소연산자): 변수에 할당된 메모리의 시작 주소를 반환하는 연산자
• *(포인터연산자): 포인터 변수가 가리키는 곳의 내용을 참조하는 연산자

#include <stdio.h>

int main() {
    int var = 20;        // 일반 변수
    int *ptr;           // 포인터 변수 선언

    ptr = &var;         // var의 주소를 ptr에 저장

    printf("var의 값: %d\n", var);           // 20
    printf("var의 주소: %p\n", (void*)&var); // var의 주소
    printf("ptr이 가리키는 값: %d\n", *ptr); // 20
    printf("ptr의 주소: %p\n", (void*)ptr);  // var의 주소와 동일

    return 0;
}

	변수	포인터 변수
선언	double num;	double *ptr;
메모리 할당	8	4 (32bit 운영체제)
저장	실수형 데이터	메모리 주소
값 접근	num, 변수명 사용	*ptr, 저장된 주소 값 참조
값 접근방식	직접접근	간접접근

 

포인터 변수 사용 시 규칙

• *변수명으로 선언하여 컴파일러에게 포인터 변수임을 알림
• 자료형은 참조할 자료형과 같아야 한다. -> 미준수 시 데이터 참조 오류
• 실행시 주소를 대입받아야해서 & 연산자 사용하여 시작 주소 사용해야 한다.
• *변수명은 포인터 연산자로 자신이 보관하고 있는 주소의 데이터를 접근(간접참조)
• 포인터 변수의 메모리 할당은 선언되는 자료형과 상관없이 운영체제에 따라 크기 결정 (32bit 운영체제 -> 4Byte)

 

*의 용도

1. 포인트 선언
2. 해당 주소에 값이 접근하는 용도

#include <stdio.h>

// 스왑 함수 정의
void swap(int *a, int *b) {
    int temp; 
    temp = *a; // a가 가리키는 값 저장
    *a = *b;   // b가 가리키는 값을 a에 저장
    *b = temp; // temp에 저장된 값을 b에 저장
}

int main() {
    int x = 5; 
    int y = 10; 
    printf("스왑 전: x = %d, y = %d\n", x, y);

    swap(&x, &y);  //x의 주소와 y의 주소
    printf("스왑 후: x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}

 

2. 포인터 연산

• 정의: 주소를 대상으로 연산처리하는 것
• 포인터를 사용하여 메모리 주소를 조작하거나, 포인터의 값을 증가시키거나 감소시키는 등의 작업을 수행
• 특징
  • 주소 증가: 포인터에 정수를 더하면, 포인터가 가리키는 주소가 해당 자료형의 크기만큼 증가
    • ex) int *p; p++는 p가 가리키는 주소를 4바이트(정수형의 크기) 증가시킨다.
  • 포인터 간의 연산: 두 포인터 간의 뺄셈을 통해 두 포인터 간의 거리(요소 개수)를 구함
  • 배열의 요소에 접근 시 주로 사용

 

3. 배열과 포인터

• 배열 변수는 배열이 할당된 메모리의 시작 주소를 나타내며, 이를 포인터 변수에 대입가능
• ptr은 count 배열의 시작 주소를 가리키며, *(ptr + 1)은 두 번째 요소인 200을 가리킨다.

#include <stdio.h>

int main() {
    int count[6] = {100, 200, 300, 400, 500}; // 배열 선언
    int *ptr; // 포인터 변수 선언

    ptr = count; // 배열의 시작 주소를 포인터에 대입

    printf("%d\n", *(ptr + 1)); // 200 출력
    return 0;
}

 

• 배열변수와 포인터 상수

배열 변수는 포인터 상수로 취급되며, 배열의 시작 주소를 변경할 수 없다. 

count++; // 오류: 배열 변수는 상수이므로 주소를 변경할 수 없음

 

• 포인터와 문자열

문자열 상수: 문자열 주소는 메모리 주소를 반환

문자열 상수는 메모리의 특정 주소를 반환하며, 문자열을 포인터로 선언할 수 있다.(문자열 상수 포인터)

#include <stdio.h>

int main() {
    char *ptr = "ABC"; // 문자열 상수를 가리키는 포인터
    printf("%s\n", ptr); // ~ 출력
    return 0;
}

 

 

4. 포인터 전달과 반환

 

인수 전달 방법

• 값에 의한 호출 (Call by Value): 함수에 인수를 전달할 때, 인수의 값이 복사되어 전달됨. 함수 내에서 인수의 값을 변경하더라도 원래의 값에는 영향을 미치지 않음
• 참조에 의한 호출 (Call by Reference): 함수에 인수를 전달할 때, 인수의 주소가 전달. 함수 내에서 인수의 값을 변경하면 원래의 값도 변경되며, 포인터를 사용하여 참조에 의한 호출을 구현

배열전달

• 배열을 함수의 인수로 전달해야 할 경우 배열은 배열 전체가 복사되어 전달되는것이 아니라 배열의 시작주소만이 전달된다.
• 따라서 배열을 받을 함수의 매개변수는 포인터로 선언되어야 한다.

#include <stdio.h>

void modifyArray(int *arr, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] += 1; // 배열의 각 요소를 1 증가
    }
}

int main() {
    int count[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    modifyArray(count, 5); // 배열의 시작 주소 전달
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", count[i]); // 2 3 4 5 6 출력
    }
    return 0;
}

 

 

포인터 반환

부모함수에 포인터를 반환할 수 있다. 이 때 함수원형에서 함수명 앞에 포인터 자료형을 선언해야 한다.

 

const 지정자

• const 키워드를 사용하여 변수를 상수화할 수 있다. 이는 포인터가 가리키는 값을 변경하지 못하게 하거나 특정 변수 전용 포인터를 만들 때 유용하다.

 

• 읽기 전용 포인터: 포인터가 가리키는 변수의 값을 변경할 수 없다.

#include <stdio.h>

void printValue(const int *ptr) {
    // *ptr = 10; // 오류: 읽기 전용 포인터로 값을 변경할 수 없음
    printf("%d\n", *ptr); // 값 출력
}

int main() {
    int value = 5;
    const int *ptr = &value; // 읽기 전용 포인터
    printValue(ptr);
    return 0;
}

 

 

• 특정 변수의 전용 포인터: 포인터 자신의 값(포인터에 저장된 주소)을 변경할수 없다.

#include <stdio.h>

void example() {
    int value = 10;
    int *const ptr = &value; // 특정 변수 전용 포인터
    // ptr = &anotherValue; // 오류: 포인터 주소를 변경할 수 없음
    *ptr = 20; // 값 변경 가능
    printf("%d\n", *ptr); // 20 출력
}

int main() {
    example();
    return 0;
}

 

• 읽기 전용 포인터이면서 특정 변수 전용 포인터: 반드시 초기화해야 하며, 이포인터로는 가리키는 변수의 값도 변경할 수 없고 포인터 자신의 값(포인터에저장된 주소)도 변경할 수 없다.

#include <stdio.h>

void example() {
    int value = 10;
    const int *const ptr = &value; // 읽기 전용이면서 특정 변수 전용 포인터
    // *ptr = 20; // 오류: 값을 변경할 수 없음
    // ptr = &anotherValue; // 오류: 포인터 주소를 변경할 수 없음
    printf("%d\n", *ptr); // 10 출력
}

int main() {
    example();
    return 0;
}

 

정리하자면

int *p; 포인터 변수. 주소값 변경 가능, 값 변경 O

const int *p; 읽기 전용 포인터. 주소값 변경 가능, 값 변경 X

int* const p; 특정 변수 전용 포인터. 주소값 변경 X, 값 변경 O

const int* const p; 읽기 전용& 특정 변수 전용 포인터. 주소값 변경 X, 값 변경 X