[C언어] 포인터와 배열 (1)

💕포인터

 

포인터 변수란 메모리의 주소 값을 저장하기 위한 변수이다. 여기서 포인터 변수는 1) 변수 형태의 포인터와 2) 상수 형태의 포인터를 어우르는 표현이다. 

 

 

💕포인터 변수 초기화

 

포인터 변수를 우선 선언만 해놓고, 이후에 유효한 주소 값을 채워넣을 생각이라면 '널 포인터'를 활용하는 것이 좋다.

 

int main()
{
	int *ptr1=0;
    int *ptr2=NULL; //NULL은 사실상 0을 의미
}

널 포인터는 아무데도 가리키지 않음을 뜻하기 때문에 데이터 리스크 없이 값을 초기화 할 수 있다. 

 

💕포인터와 배열의 관계 

 

배열의 이름은 배열의 시작 주소 값을 의미하며, 그 형태는 값의 저장이 불가능한 상수이다. 

다시 말하자면 배열의 이름은 값을 바꿀 수 없는 상수 형태의 포인터이다. 

 

 

✔ 예제

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[3] = { 1,2,3 };
	printf("배열의 이름: %p \n", arr);
	printf("첫 번째 요소: %p \n", &arr[0]);
	printf("두 번째 요소: %p \n", &arr[1]);
	printf("세 번째 요소: %p \n", &arr[2]);
	//arr=&arr[i];
	return 0;
}

여기서 %p는 주소 값의 출력에 사용되는 서식 문자이다. 

 

RESULT:

결과 값 (요소 간의 차이가 4씩 나는 모습)을 통해 int형 배열요소간 주소 값의 차는 4byte라는 사실을 알 수 있다.

또한 배열의 첫번째 바이트의 주소값과 배열의 이름을 출력한 결과가 같다는 사실도 확인 가능하다.

즉, 앞에서 언급했듯 배열의 이름은 배열의 시작 주소 값을 의미하며 그 형태의 값은 저장이 불가능한 상수이다. 

 

💕 포인터 연산

 

int형 포인터를 대상으로 1을 증가시키면 4가 증가하고 double형 포인터를 대상으로 1을 증가시키면 8이 증가한다. 

즉, type형 포인터를 대상으로 n의 크기만큼 값을 증가 및 감소시, n * sizeof(TYPE) 의 크기만큼 주소 값이 증가 및 감소한다.

 

✔ 예제

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[3] = { 11,22,33 };
	int* ptr = arr;
	printf("%d %d %d \n", *ptr, *(ptr + 1), *(ptr + 2));
	
	printf("%d", *ptr); ptr++; //printf 함수 호출 후, ptr++ 진행 
	printf("%d", *ptr); ptr++;
	printf("%d", *ptr); ptr--; // printf 함수 호출 후, ptr-- 진행
	printf("%d", *ptr); ptr--;
	printf("%d", *ptr); printf("\n");
	return 0;
}

 

RESULT:

 

포인터 변수 ptr은 int형 포인터이므로 값을 1 증가시키는 연산을 할 때마다 실제로는 4씩 증가한다. 

 

 

💕 *(++ptr)과 *(ptr+1)의 차이

 

위 예제를 바탕으로 *(++ptr)과 *(ptr+1)의 차이를 알 수 있다. 

*(++ptr)은 ptr에 저장된 값 자체를 변경하지만 *(ptr+1)은 ptr에 저장된 값은 변경되지 않는다.

즉, 전자는 ++ 연산의 결과로 인해서 포인터 변수 ptr에 저장된 값이 4만큼 증가한다. 그러나 후자의 +연산으로 인해서는 ptr에 저장된 값이 증가하지 않고 증가된 값을 연산의 결과로 얻어서 *를 진행하는 것이다. 

 

결과적으로 arr[i]는 *(arr+i)와 동일하다.

 

 

💕 상수 형태의 문자열을 가르키는 포인터

 

널 문자가 삽입되는 문자열의 선언방식에는 1) 배열을 이용하는 방식 2) char형 포인터 변수를 이용하는 방식이 있다. 

char str1[]="My String"; // 배열의 길이는 자동으로 계산
char *str2="Your String";

위의 코드의 둘째줄처럼 포인터 변수를 이용하는 방식으로 문자열을 선언하게 되면 메모리 공간에 문자열 "Your String"이 저장되고, 문자열의 첫 번째 문자 Y의 주소값이 반환된다. 그리고 그 반환 값이 포인터 변수 str2에 저자왼다. 그래서 str2를 char형 포인터로 선언한 것이다. 

 

1) 과 2) 는 모두 문자열의 시작 주소 값을 담고 있다는 측면에서는 동일하다. 그러나 배열 이름인 str1은 상수형태의 포인터기 때문에 대상을 변경할 수 없지만 변수 형태의 포인터은 str2는 대상을 변경할 수 있다는 차이점을 지닌다. 

---

[포인터를 이용한 배열의 접근]

 

🙌 예제 1)

길이가 5인 int형 배열 arr을 선언하고 이를 1,2,3,4,5로 초기화한 다음, 이 배열의 첫 번째요소를 가리키는 포인터 변수 ptr을 선언한다. 그 다음 포인터 변수 ptr에 저장된 값을 증가시키는 형태의 연산을 기반으로 배열요소에 접근하면서 모든 배열요소의 값을 2씩 증가시키고, 정상적으로 증가가 이뤄졌는지 확인하는 예제를 작성해보자.  

 

🤦‍♀️ 생각 과정

1. 길이가 5인 int 형 배열과 포인트 변수 ptr을 선언하자

2. 모든 ptr에 저장된 값을 증가시켜야 하니 반복문을 통해서 arr[i] 를 이용하여 배열의 모둔 수에 2를 더해나가자

3. 정상적으로 증가 되었는지 확인하기 위해 마지막에 printf 를 통해 출력해주자

 

내가 생각한 답

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int* ptr = arr;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		arr[i] + 2;
	}
	printf("%d", arr[5]);
	return 0;
}

RESULT:

잘못된 결과값이 출력된 모습

 

답안:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 }; // 배열 선언과 초기화
	int* ptr = arr; // 첫번째 요소를 가르키는 포인터 변수 ptr 선언
	int i;
	for (i = 0; i < 5; i++) // 반복문을 통해 메모리 공간 포인터에 접근
	{
		*ptr = *ptr + 2;
		ptr++;//배열의 모든 요소에 가기 위함
	}
	for (i = 0; i < 5; i++)
		printf("%d", arr[i]);

	return 0;
}

 

RESULT:

 

 

✔ 보충할 부분 

1. 포인터에 대해 숙지가 아직 덜되었는지 메모리 주소값에 대한 내용이 아닌 그냥 배열 자체에 접근하여 포인터 변수를 활용하지 않았다.

2. 모든 배열요소의 값을 2씩 증가시키는 방안을 *ptr을 활용하여 가볍게 처리할 수 있단 점 

 

✔ 문제를 제대로 숙지하지 않았다. (예제 2의 조건으로 문제를 접근)

 

---

🙌 예제 2)

문제 1에서는 포인터 변수 ptr에 저장된 값을 변경시켜가면서 배열요소에 접근하라고 하였다. 그런데 이번에는 포인터 변수 ptr에 저장된 값을 변경시키지 않고, ptr 대상으로 덧셈연산을 하여, 그 결과로 반환되는 주소 값을 통해서 모든 배열요소에 접근하여 값을 2씩 증가시키는 예제를 작성해보자. 

 

🤦‍♀️ 생각 과정

예제 1과 동일하게 생각

 

내가 생각한 답

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int* ptr = arr;
	int i;
	for (i = 0; i < 5; i++)
		arr[i] = arr[i] + 2;
	for (i = 0; i < 5; i++)
		printf("%d", arr[i]);

	return 0;
}

 

RESULT:

 

답안:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int* ptr = arr;
	int i;
	for (i = 0; i < 5; i++)
		* (ptr + i) = *(ptr + i) + 2;
	for (i = 0; i < 5; i++)
		printf("%d", arr[i]);

	return 0;
}

 

즉, 1번과 2 번 문제는 arr[i] == *(arr+i) 를 도출하기 위한 의도 문제

---

🙌 예제 3)

길이가 6인 int 배열 arr을 선언하고 이를 1,2,3,4,5,6으로 초기화한 다음, 배열에 저장된 값의 순서가 6,5,4,3,2,1 이 되도록 변경하는 예제를 작성해보자. 단, 배열의 앞과 뒤를 가리키는 포인터 변수 두 개를 선언해서 이를 활용하여 저장된 값의 순서를 뒤바꿔야 한다. 

 

🤦‍♀️ 생각 과정

1. 먼저 배열의 앞과 뒤를 가르키는 포인터 변수 두개를 선언하여 뒤 바꿔야하니 temp라는 새로운 변수를 통해 둘의 위치를 바꿔준다.

 

답안:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[6] = { 1,2,3,4,5,6 };
	int* fptr = &arr; 
	int* bptr = &arr[5];
	int i, temp;

	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		temp = *fptr;
		*fptr = *bptr;
		*bptr = temp;
		fptr = fptr + 1;
		bptr = bptr - 1;
	}
	for (i = 0; i < 6; i++)
		printf("%d", arr[i]);
	return 0;
}