C언어 포인터(pointer)의 개념 학습하기

 

변수와 메모리

- 변수는 메모리에 저장된다

- 메모리는 바이트 단위로 액세스 된다

- 변수의 크기에 따라서 차지하는 메모리 공간이 달라진다 ex) int 4바이트, char 1바이트 ,,,

 

 

 

 

변수의 주소

- 변수의 주소를 계산하는 연산자 : &

- 변수 i의 주소 : &i

 

 

 

 

포인터란?

주소를 갖고있는 변수   ( = 변수의 주소를 가지고 있는 변수)

주소값을 가진 변수

 

<포인터의 선언>

int * p ; 

 

- 정수를 가리키는 포인터 p

 

 

 

 

 

 

포인터와 변수의 연결

int i = 10;   // 정수형 변수 i 선언
int *p;       // 포인터 변수 p 선언
p = &i;       // 변수 i의 주소가 포인터 p로 대입

 

 

 

 

 

 

&연산자와 *연산자

 

&연산자 : 변수의 주소를 반환한다

*연산자 : 포인터가 가리키는 곳의 내용을 반환한다

 

 

 

 

 

 

 

간접 참조 연산자 *

 

: 포인터가 가리키는 값을 가져오는 연산자

: 지정된 위치에서 포인터의 타입에 따라 값을 읽어들인다.

int i = 10;
int *p;
p = &i;
printf("%d", *p);

// 10이 출력된다.

 

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int i = 10;
    int *p;
    
    p = &i;
    printf("i = %d\n", i);  // 10 출력
    
    *p = 20;          // 포인터를 통하여 변수의 값을 변경함
    printf("i = %d\n", i);  // 20 출력
    return 0;
]

 

 

 

 

 

 

포인터 사용시 주의점 (1) 쓰레기값(data)

 

- 초기화가 안된 포인터를 사용하면 안된다.

- 포인터가 하드웨어로 감지될 경우, 해킹될 위험성이 있다. 

int main(void)
{
    int *p;    // 포인터 p는 초기화가 안되어있음
    *p = 100;  // 위험한 코드
    return 0;
}

// 포인터가 아무것도 가리키고 있지 않는 경우에는 null로 초기화 해야 함
// null 포인터를 가지고 간접 참조하면 하드웨어로 감지할 수 있다

int *p = NULL;

 

 

 

 

 

포인터 사용시 주의점 (2) 포인터의 타입과 변수의 타입은 일치하여야 한다

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i;
    double *pd;
    
    pd = &i;  // 오류! double형 포인터에 int형 변수의 주소를 대입했다
    *pd = 36.5;
    
    return 0;
}

 

- 변수의 크기에 따라서 차지하는 메모리 공간이 달라진다 ex) int 4바이트, char 1바이트 ,,,

- 그러므로 할당된 주소에 변수의 타입이 일치하지 않으면 데이터가 망가지는 등의 문제(오류)가 생긴다.

 

 

 

 

 

 

포인터 연산

 

- 가능한 연산 : 증가, 감소, 덧셈, 뺄셈 연산

 

- 증가 연산의 경우 증가되는 값은 (포인터가 가리키는 객체의 크기)에서 증가된다. 

- 바이트로 증가된다.

 

포인터를 덧셈한다의 의미 알아보기

ex) *(p + 1)

주소를 한칸을 더 갔다(1만큼 더한다의 의미) -> 한칸에 ★바이트 -> ★바이트를 더해준다

ex)  *(p + 2)

주소를 두칸을 더 갔다(2만큼 더한다의 의미) -> 한칸에 2x★바이트 -> 2x★바이트를 더해준다

ex)  *(p + 3) 

주소를 세칸을 더 갔다(3만큼 더한다의 의미) -> 한칸에 3x★바이트 -> 3x★바이트를 더해준다

 

 

 

 

 

간접 참조 연산자와 증감 연산자

 

*p++;

: p가 가리키는 위치에서 값을 가져온 후 p를 증가한다.

: 원본값은 그대로 있고, 포인터가 가져온 값만 증가한다.

 

(*p)++;

: p가 가리키는 위치의 값을 증가한다.

: 원본값이 달라진다.

 

 

 

 

 

포인터의 형변환

 

- c언어에서는 꼭 필요한 경우에, 명시적으로 포인터의 타입을 변경할 수 있다.

double *pd = &f;
int *pi;

pi = (int *)pd;  //pd를 int형으로 변환하여서 저장하겠다

 

 

 

 

 

 

 

인수 전달 방법

 

- 함수 호출 시에 인수 전달 방법

 

 

(1) 값에 의한 호출 (call by value)

- 함수로 복사본이 전달된다

- 기본적인 방법

- 데이터가 크면 잘 안쓴다. 복사가 되면 용량을 많이 차지하므로.

 

 

 

(2) 참조에 의한 호출 (call by reference)

- 함수로 원본이 전달된다

- C에서는 포인터를 이용하여 흉내낼 수 있다

 

 

*px, *py를 

(주소로 가서)

&a, &b

swap (바뀌므로) 되므로,

원본이 바뀌는 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

scanf() 함수 다시 이해해보기 : 포인터의 개념

 

scanf("%d", &x) 

 

: 변수에 값을 저장하기 위하여 변수의 주소를 받는다

: 전달된 주소를 이용해 변수에 사용자로부터 받은 값을 저장한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

포인터와 배열

 

- 배열과 포인터는 아주 밀접한 관계를 가지고 있다.

- 배열 이름이 바로 포인터이다.

- 포인터는 배열처럼 사용이 가능하다.

- 인덱스 표기법을 포인터에 사용할 수 있다.

 

 

 

 

%u는 주소를 의미한다.

 

 

 

 

 

 

int b[]

int *b

- 같은표현이다.

 

void sub(int b[], int size)
{
    *b = 4;
    *(b+1) = 5;
    *(b+2) = 6;
    
    // 포인터 b를 통하여 원본 배열을 변경할 수 있다.
}

 

포인터를 통한 배열의 변경은 참조에 의한 호출 (call by reference)로 원본이 바뀌게 된다.

 

 

 

 

 

 

 

포인터를 사용한 방법의 장점

 

- 포인터가 인덱스 표기법보다 빠르다.

- 인덱스를 주소로 변환할 필요가 없다.

=> 속도가 엄청 빠른것은 아니니, 필요에 따라 사용하면 된다.

 

 

 

 

 

 

 

포인터를 반환할 때 주의점

 

- 함수가 종료되더라도 남아 있는 변수의 주소를 반환하여야 한다.

- 쓰레기값이 남아있는 것을 방지하기 위함이다.

- 지역 변수의 주소를 반환하면 함수가 종료되면 사라지기 때문에 오류가 발생한다.

 

 

> 잘못된 예제이다.

#include <stdio.h>

int* getLocalVariableAddress() {
    int localVar = 10; // 지역 변수
    return &localVar; // 지역 변수의 주소를 반환 (문제 발생)
}

int main() {
    int* p = getLocalVariableAddress();
    // 함수 종료 후 지역 변수는 사라지므로 p는 유효하지 않은 주소를 가리킴
    printf("Value at p: %d\n", *p); // 잘못된 접근 (예상치 못한 결과 발생)
    return 0;
}

 

 

> 올바른 예제이다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int* getDynamicMemoryAddress() {
    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int)); // 동적 메모리 할당
    if (ptr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        exit(1);
    }
    *ptr = 10; // 동적 메모리에 값 할당
    return ptr; // 동적 메모리의 주소를 반환 (문제 없음)
}

int main() {
    int* p = getDynamicMemoryAddress();
    printf("Value at p: %d\n", *p); // 올바른 접근
    free(p); // 동적 메모리 해제
    return 0;
}

 

 

 

 

 

 

예제) 5x5 이미지 또는 영상의 행렬의 밝기를 10만큼 증가시키는 예제

 

#include <stdio.h>
#define SIZE 5

void print_image(int image[][SIZE])
{
    int r, c;
    for (r = 0; r < size; r++){
        for (c = 0; c < size; c++){
            printf("%03d", image[r][c]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

void Brightn_image(int image[][SIZE])
{
    int r, c;
    int *p;
    p = &image[0][0];
    for (r = 0; r < size; r++){
        for (c = 0; c < size; c++){
            *p += 10;
            p++;
        }
    }
}

int main(void)
{
    int image[5][5] = {
        {10, 20, 30, 40, 50},
        {10, 20, 30, 40, 50},
        {10, 20, 30, 40, 50},
        {10, 20, 30, 40, 50},
        {10, 20, 30, 40, 50}};

    print_image(image);
    brighten_image(image);
    print_image(image);

    return 0;
}