(C언어) 23 - 포인터

1. 변수와 메모리

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char형 변수 'A', 'H' 2개와 int형 정수 100이 선언이 되었다고 해봅시다. 이들이 할당된 메모리공간을 그림으로 나타내면 다음과 같습니다.

물론 주소값은 임의로 정한 것입니다. 메모리 공간은 1byte 단위로 주소값을 가지고 있습니다. 변수의 메모리 주소는 변수가 차지하는 첫 번째 byte의 주소를 말합니다. 따라서 위 그림에서 정수 100은 0x11bb32번지에 있다고 말합니다. 어차피 변수를 선언할 때 자료형을 명시해주기 때문에 시작 번지만 알면 그 변수가 할당된 메모리공간 전체를 알 수 있습니다.

2. 포인터 변수

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포인터변수는 것은 메모리의 주소를 저장하는 변수입니다. 일반 변수는 정수나 실수 데이터 자체를 저장하는데 사용되지만 포인터변수는 메모리의 주소를 저장하는데 사용됩니다.

포인터 변수는 다음과 같이 선언, 초기화 됩니다.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int num = 10;
    int * pnum = &num; //num의 주소값을 포인터변수 pnum에 저장

    printf("%#x\n", &num); //메모리공간의 주소는 보통 16진수(hex)로 표시
    printf("%#x\n", pnum); //메모리공간의 주소는 보통 16진수(hex)로 표시

    return 0;
}

실행결과

0x135fab4

0x135fab4

계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

포인터 변수라는것을 알리기 위해서 선언을 할 때에 *를 붙입니다. & 연산자는 변수의 주소를 반환시켜주는 연산자입니다. &num은 num변수의 주소값을 반환합니다. 이제 pnum 포인터 변수는 변수 num이 저장되어있는 메모리의 주소값을 저장하고 있습니다(혹은 주로 가르킨다고 표현합니다). num은 int형 변수이므로 총 4byte의 메모리공간을 차지하는데, pnum은 그 첫 번째 바이트의 주소를 가르킵니다.

위의 출력결과를 보세요. 먼저 변수 num의 주소값을 출력하기 위해 주소값을 반환하는 연산자 &을 써서 &num을 출력했습니다. 그리고 다른 하나는 pnum의 값을 출력했습니다. 둘 모두 16진수(hex) 형태로 출력했습니다. 두 개의 출력결과가 같은건 당연한 결과입니다. &num과 pnum 모두 num의 주소값을 나타내기 때문입니다.

다시 돌아가서 포인터의 선언과 초기화식을 자세히 살펴봅시다.

포인터 변수를 선언할 때 필수적인 요소는 다음과 같습니다.

1. 포인터 형 : 포인터가 가르킬 변수의 자료형

2. 이름 : 포인터 변수 이름

3. 초기값 : &연산자를 써서 변수의 주소로 초기화.

* 연산자는 "~의 메모리공간에 접근해서" 혹은 "~가 가르키는 곳으로 가서" 정도로 해석할 수 있습니다.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int num = 10;
    int * pnum = &num;

    printf("num : %d\n", num); //num값 출력
    printf("pnum : %#x\n", pnum);//(pnum값 = num의 주소) 출력
    printf("*pnum : %d\n", *pnum); //(pnum이 가르키는 곳에 저장된 값 = num값) 출력

    num++; //num 1 증가
    printf("num : %d\n", num);

    (*pnum)++; //(pnum이 가르키는 곳에 저장된 값 = num값) 1 증가
    printf("num : %d\n", num);

    return 0;
}

실행결과

num : 10

pnum : 0x97f910

*pnum : 10

num : 11

num : 12

계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

num과 *pnum의 출력결과가 같습니다. 변수 num이 가진 값을 출력하던지, * 연산자를 통해 pnum이 가르키는 주소로 메모리에 접근해서 저장된 값을 출력하던지 같은겁니다. 그리고 num++을 하여 num값을 1 증가시킬수도있고, (*pnum)++로 pnum이 가진 주소값에 접근해서 그 데이터를 1 증가시킬수도 있는겁니다.

포인터변수는 메모리공간에 직접 접근이 가능하다는 점에서 유용하기도 하고 때로는 위험하기도 한 변수입니다.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    int * pnum;

    printf("num1 : %d\n", num1);
    printf("num2 : %d\n", num2);

    pnum = &num1;
    (*pnum)++;

    pnum = &num2;
    (*pnum)++;

    printf("num1 : %d\n", num1);
    printf("num2 : %d\n", num2);

    return 0;
}

실행결과

num1 : 10

num2 : 20

num1 : 11

num2 : 21

계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

pnum이 num1을 가르키도록 했다가 num2를 가르키도록 했습니다. 포인터 변수 역시 일반 변수처럼 가르키는 주소값이 재정의 될 수 있습니다. 물론 여러개의 포인터변수가 하나의 주소값도 담을 수 있습니다. 가령 변수 num이 있고 포인터변수 pnum1, pnum2이 num을 가르키도록 하면 num의 메모리공간에는 pnum1과 pnum2 중 무엇을 사용해도 접근이 가능합니다.

3. 포인터 연산

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포인터변수를 연산하면 어떻게 되는지 알아봅시다.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int num1 = 10;
    double num2 = 3.14;

    int * pnum1 = &num1; //num1 주소 저장
    double * pnum2 = &num2; //num2 주소 저장

    printf("%#x, %d\n", pnum1, pnum1);
    pnum1++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum1, pnum1);
    pnum1++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum1, pnum1);
    pnum1++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum1, pnum1);

    printf("\n");

    printf("%#x, %d\n", pnum2, pnum2);
    pnum2++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum2, pnum2);
    pnum2++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum2, pnum2);
    pnum2++; //포인터 증가연산
    printf("%#x, %d\n", pnum2, pnum2);

    return 0;
}

실행결과

0x73f8b8, 7600312

0x73f8bc, 7600316

0x73f8c0, 7600320

0x73f8c4, 7600324

0x73f8a8, 7600296

0x73f8b0, 7600304

0x73f8b8, 7600312

0x73f8c0, 7600320

계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

포인터 변수를 ++연산시키니 pnum1은 4씩 커지고 pnum2는 8씩 커집니다. 포인터가 가르키는 자료형 때문입니다. pnum1은 4byte 크기의 int형 변수를 가르키므로 4번지씩 증가합니다. 반면 pnum2는 8byte크기의 double형 변수를 가르키므로 8번지씩 증가하는겁니다.

방금 코드의 실행 결과는 포인터형이 존재하는 이유에 대한 힌트를 줍니다. 포인터가 가르키는 데이터의 자료형을 알아야 포인터가 가르키는 시작 번지부터 얼마만큼의 메모리공간을 읽어들여야 하는지 알 수 있기 때문입니다. 포인터에 자료형이 없다면 얼마만큼의 크기를 참조해야하는지알 수없습니다.

4. NULL 포인터

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#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int * ptr;
    int * ptr1 = 0;
    int * ptr2 = NULL;

    printf("%#x\n", ptr);
    printf("%#x\n", ptr1);
    printf("%#x\n", ptr2);

    return 0;
}

실행결과

0xcccccccc

0

0

계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

위와 같이 포인터변수를 선언하면서 초기화를 하지 않으면 아무런 의미가 없는 쓰레기값으로 초기화가 됩니다. 초기화 없이 포인터변수를 선언하면 랜덤한 곳을 가르키기 때문에 건드려서는 안 될 메모리 주소를 건드리게 될 수 있습니다. 따라서 이후에 사용하기 위해 미리 포인터변수를 선언하는 경우에는 0이나 NULL로 초기화를 시켜줘야 합니다. 여기서 0은 ASCILL CODE 값 NULL을 의미합니다. 0이나 NULL이나 똑같은 표현입니다. 여기서 0과 NULL이 의미하는 것은 0번지가 아닙니다. '어느곳도 가르키지 않는다'는 뜻입니다.