[C언어] 배열과 포인터(2)

✅ 1. 포인터의 개념

(1) 변수와 포인터의 차이

• 위와 같이 일반 변수 선언 및 초기화를 거치면, 메모리에 변수 공간을 할당을 한 뒤 그 공간에 데이터를 넣게 된다.

• 이후, 해당 일반 변수를 포인터(&) 로 가리키게 되면, 해당 주소값을 참조하게 된다.
• 참조된 주소값을 포인터 변수에 넣게 되면, 포인터 변수가 하나 할당이 되며, 내부에는 일반 변수의 주소값을 넣게 된다.
• 그리고 포인터 변수에는 일반 변수의 주소값을 가지고 있기 때문에 포인터 변수에 데이터를 넣게 되면 해당 주소값에 맞게 일반 변수에 데이터를 넣어주게 된다.
• 즉, 정리하면 포인터 변수는 주소값을 저장하는 변수로 볼 수 있음.
• 포인터 변수에 주소값을 넣기 위해서는 포인터(&) 를 통해서 주소값을 가져와 넣을 수 있음.

[ 요약 및 정리 ]

• 포인터(&) 로 변수를 가리키게 되면, 해당 값은 주소값이 된다.
• 포인터 변수(*) 를 선언한 뒤 포인터(&)로 가리킨 변수를 넣어주게 되면, 주소값이 들어가 있는 포인터변수가 만들어짐.

(2) 포인터 란?

• 변수의 일종으로 저장되는 값은 처리할 자료가 저장된 메모리의 주소가 된다.

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✅ 2. 포인터 변수의 선언 및 참조

(1) 포인터 변수 - 선언문 형식

• 자료형: C 언어의 기본 자료형, 열거형, 구조체형, 공용체형, 포인터형 등이 들어갈 수 있음.
• 포인터변수명: 명칭 정의 규칙에 따라 만든 이름. 쉽게말해, 주소값을 개발자가 보기 쉬운 명칭으로 추상화한 느낌임.
• 자료형에 해당되는 자료를 저장하는데, 그 자료는 다른 일반 변수가 될 수 있고, 결국엔 그 일반 변수의 주소를 저장함.

(2) 포인터 연산자

[ 주소 연산자 ]

• 변수의 주소를 구해주는 연산자이며, 해당 변수의 명칭으로 가려진 주소값을 전달해주는 역할임.
• 주소 연산자를 사용하지 않고 넣게 되면, 그건 해당 주소값의 데이터를 넣어주는 행위로 볼 수 있음.

[ 참조 연산자 ]

• 쉽게말해, 포인터 변수에 저장 된 주소값의 접근해서 데이터 20을 넣는 것임.
• 즉, 최종적으로는 *p 변수에는 주소값이 저장되어있고 그 주소값에 접근해서 데이터를 넣는 것임.
• 또한, 위의 예제로 보면 printf 를 통해서 *p 주소로 참조를 한 뒤 프린트를 하게 됨.

(3) 포인터 - 물리적인 처리 과정 예시

 

(4) 포인터 - 적절한 대상 참조의 중요성

• int *p: 포인터 변수
• *p: 주소 연산자
• &i: 참조 연산자
• 주소 연산자(&i)에 참조 연산자(*p)로 주소값을 할당하면 오류가 남. 이유는, 주소 연산자는 특정 주소값을 포인팅하고 있기 때문에 자기 자신에게 즉, int *p 포인터 변수에 데이터를 넣어줄 수 없기 때문임.
• 그래서 포인터 변수에 주소값을 할당하려면, *p 참조 연산자가 아닌 포인터 변수(p) 에 주소값을 할당해줘야함.
• 또한, 주소값을 참조해서 데이터를 추출하고 싶을 때에는 참조 연산자(*p) 를 사용 해야함. (p) 를 사용하면 주소값만 추출됨.

(5) 포인터 - 자료형

• 포인터가 가리키는 메모리의 자료형은 포인터의 형과 일치하게 하는 것이 원칙임.
• 즉, 위와 같은 방식으로 float 형 변수를 int 포인터 변수에 할당은 불가능함.

• 자료형을 똑같이 맞춰줘야 정상적으로 동작함.

(6) 포인터 - void형

• 자료형이 정해지지 않은 범용 포인터를 의미한다.
• 자료형에 관계없이 어떤 변수든 가리킬 수 있음.

[ void형 포인터 사용시 주의할 점 ]

• 자료형이 없기 때문에 void형 포인터를 이용하여 대상을 참조할 수 없음.

• 참조 대상의 자료형에 맞게 포인터 형변환을 명시적으로 지정하여 참조해야 함.
• 즉, void 형으로 포인터 변수를 선언해서 초기화를 하게 되면, 단순 주소값이라 들고 있는건 가능함.
• 하지만, 참조 연산자 포인터를 활용해서 포인팅을 하게 되면 자료형을 알아야 쓸 수 있기 때문에, 형변환을 해줘야하는 것임.

[ void형 포인터의 사용 예시 ]

• void *p = NULL 로 초기화가 가능함. 아무 주소값도 참조하고 있지 않다는 의미임.

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✅ 3. 포인터 연산

(1) 포인터 연산 - 개념

• 포인터 값은 주소이므로 연산을 통해 주소 변경이 가능하다.
• 쉽게말해, 주소값에 +, -, ++, -- 등의 연산을 사용해 주소값을 다음 주소값으로 변경하거나 할 수 있는 것임.
• 해당 포인터 연산은 1만큼 증가 또는 감소하면 실제 주소는 자료형의 크기만큼 증가 또는 감소한다.
• 쉽게말해, 1이 증가하면 다음 주소값을 참조하게 되는데, 이것은 자료형의 크기를 하나의 주소로 보기 때문에, 다음 주소값은 자료형의 크기를 넘어야지 넘어갈 수 있는 형태이기 때문에 자료형의 크기만큼 증가 또는 감소함.

• 즉, 포인터 연산은 위와같이 자료형 크기를 기준으로 점프하기 때문에, 만약 int *p -> *(p+1) 연산이 있다면 4바이트 크기만큼 점프해서 다음 메모리 주소값을 참조하게 된다. 단, int 뒤에 double 처럼 다른 크기의 자료형이 존재한다면, 해당 double 메모리 일부를 int 로 오해해서 읽는 상황이 발생 할 수 있음.
• 즉, 넘어간 자료형 크기만큼 다음 주소값을 바로 읽어버린다고 생각하면 됨.
• 그래서 결론적으로는 같은 자료형(또는 호환 가능한 자료형)일 때만 의미있게 읽히기 때문에 일반적으로는 같은 자료형이 저장되는 배열처럼 연속된 메모리일 때만 포인터 연산 사용에 대한 의미가 있다고 볼 수 있음. ( 즉, 연속되지 않으면 이상하게됨 )

(2) 포인터 연산 - 1차원 배열

• int a[10] 의 a 는 해당 배열의 시작 위치를 나타냄. 즉, int *p = a; 가 참조하는 a 배열은 시작 위치를 참조하게 됨.
• 즉, int *p = a; p 포인터 변수가 a 의 주소인 시작 주소를 가지고 있으므로, *(p+2) 의 결과는 3번째 인덱스인 2가 출력이됨.
• int *q = &a[3] 은 a의 a[3] 주소값을 참조시키기 때문에, 해당 원소에 들어간 데이터가 출력이 됨.
• 결국 *(p+2) = 10; 은 p[2] = 10; 과 동일함. 즉, 연속된 메모리 표현이기에 p[2] 와 같은 문법이 생기게 된 것임.

(3) 포인터 연산 - 두 포인터 사이의 감산

• 위와 같이 포인터 변수간 뺄셈을 프린터로 longlong 형으로 하게 되면 간격을 계산 할 수 있음. ( 실제 몇 칸 이동인지 알려줌 )
• 단, 두 포인터의 합산 연산 즉, 더하기 연산은 불가능하고 감산만 가능함. 문법적으로 허용을 안함.

(4) 포인터 연산 - 증/감 연산

• p++ 은 참조 한 뒤 ++ 를 후위에 해주기 때문에 결과가 아직은 10인 것임. 이후 출력을 하면 당연히 20이 될 것임.
• 그래서 ++p 와 같이 전위 증감을 했을 때 20이 아닌 30이 나온 이유가 후위 증감을 통해 20이 되어있는 상태이기 때문임.