[C/C++] 포인터 pointer

포인터?

포인터(Pointer)는 다른 변수의 주소를 가리킨다

포인터 변수를 선언하기 위해서는 * 연산자를 사용하여 선언한다

포인터 변수에 다른 변수의 주소를 대입하기 위해서는 & 연산자를 사용한다

char a = 'A';
char *p;
p = &a;

'A' 라는 값을 가진 char형 변수의 주소는 26 이다

char형 변수의 주소를 가리키는 포인터는 26 의 값을 가지게 된다

*p = 'A'    a = 'A'

&a = 26    p = 26

여기서 *p 의 값을 바꾸게 되면 어떻게 될까?

*p = 'B';

위 코드를 실행하면 a 의 값이 'B' 로 바뀌게 된다

*p 와 변수 a 는 동일한 객체(상자)를 가리킨다

즉, *p 와 a 는 완전히 동일하다

동일한 객체를 가리키기 때문에 한 쪽의 값을 바꾸게 되면 다른 한 쪽의 값도 똑같이 바뀌게 된다

포인터는 char 형 뿐만이 아니라 다양한 타입으로 선언해줄 수 있다

void, float, char, int, struct 등등

함수의 포인터도 만들 수 있다

void (*f)(int);

f 는 int 형 변수를 매개 변수로 갖고 반환 값을 가지지 않는 함수를 가리키는 포인터다

포인터는 왜 쓰일까?

함수가 동작하기 위해서는 경우에 따라 변수를 전달받기를 요구한다

이때 전달하는 방법이 값으로 전달하는 것과 주소를 전달하는 것 2가지가 있다

전달하고자 하는 변수의 크기가 작다면 둘의 차이는 크지 않다

반면 변수의 크기가 클 경우에는 이야기가 달라진다

값으로 전달하게 되면 똑같은 변수를 복사하는 데 시간이 걸리고, 기억 장소에대한 요구도 높아진다

이는 시스템 성능 저하로 연결된다

꼭 위와 같은 상황말고도 C에서는 값으로 전달하는 것을 혀용하지 않는 경우가 있다

가장 대표적인 Swap 함수를 예시로 사용해보겠다

Swap 함수는 참조한 두 개의 변수의 값을 서로 바꾸는 함수이다

void Swap(int x, int y)
{
    int tmp;
    tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
}
 
main()
{
    int a, b;
    a = 10, b = 20;
    Swap(a, b);
}

위 코드의 결과는 어떻게 될까?

답은 '아무런 변화가 없다'이다

포인터를 사용하지 않고 작성한 Swap 함수를 실행하면

각 변수 a, b 의 값은 다른 int 형 변수에 복사된 후에 서로 교환하게 된다

따라서 원본은 전혀 변화가 없게 된다

그림으로 표현하면 다음과 같다

main 에서 10 20 을 Swap 함수에 참조해준 후

각각 바뀐 20 10 이 main 함수로 전달되지 못한 상황이다

이러한 방식을 Call by Value 라고 부른다

하지만 다음과 같이 포인터를 참조하게 되면 상황이 달라진다

void Swap(int *px, int *py)
{
    int tmp;
    tmp = *px;
    *px = *py;
    *py = tmp;
}
 
main()
{
    int a, b;
    a = 10, b = 20;
    Swap(&a, &b);
}

&a &b 를 참조하면서 a 와 b 의 주소값을 Swap 함수 px 와 py 에 전달한다

즉, *px = &a    *py = &b 와 같은 효과가 나타난다

함수에서 *px 와 *py 의 값이 바뀌므로 a 와 b 의 값도 바뀌게 된다

이러한 방식은 Call by Reference 라고 부른다

위 방식을 이용하면 하나의 함수에서 2개의 값을 반환할 수도 있다

하나의 함수에서 2개의 점의 좌표를 받아서 기울기와 y절편을 구하는 함수는 어떻게 만들까?

1. 구조체를 이용하여 x 좌표와 y 좌표를 가진 점을 생성한다

2. 두 개의 점과 기울기 y절편의 값을 대입할 변수를 생성한다

3. 위 변수들을 참조하여 기울기와 y절편을 계산한다

구조체에서의 포인터

이전 포스트에서 구조체에 대해 다뤘다

구조체의 멤버에 접근할 때는 항목 연산자 '.' 을 사용한다

구조체의 포인터로 멤버에 접근하기 위해서는 '->' 를 사용한다

struct {
    int i;
    float f;
} s;
 
struct s *ps;
 
ps = &s;
 
ps->i = 2;        
(*ps).i = 2;      //같은 표현이다

포인터의 포인터

포인터의 포인터를 선언할 수도 있다

char a;
char *p;
char **pp;
a = 'A';
p = &a;
pp = &p;

포인터 연산

포인터도 연산이 가능하다

단, 포인터는 변수의 주소의 값을 가지므로 연산의 의미가 달라진다

다음 그림을 참고하자

int 형 배열에서 A[2] 의 주소를 가리키는 p 가 있다고 가정하자

p + 1 은 주소 값이 하나 증가되는 것이 아니라 p 가 가리키는 객체의 하나 앞에 있는 객체를 가리킨다

p         //포인터
*p        //포인터가 가리키는 값
*p++      //??
--*p      //??
(*p)++    //포인터가 가리키는 값을 증가시킨다

포인터가 가리키는 값을 가져온 다음, 포인터가 한 칸 증가한다

포인터가 한 칸 감소한 다음, 포인터가 가리키는 값을 가져온다

포인터와 NULL

포인터가 어떤 값을 가리키고 있지 않을 때는 항상 NULL 로 설정하는 것이 옳다

포인터가 초기화가 되지 않은 상태에서 포인터가 가리키는 곳에 자료를 저장하면 오류가 발생할 수 있다