C언어 포인터의 활용 : const, volatile, void 포인터

2차원 배열과 포인터

 

int m[3][3];

 

- 배열 이름 m은 &m[0][0]

- m[0]는 1행의 시작 주소

- m[1]는 2행의 시작 주소

...

 

2차원 배열에서 m에 1을 더하거나 빼는 것의 의미는 다음 사진과 같다.

 

 

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int m[3][3] = { {10, 20, 30}, {40, 50, 60}, {70, 80, 90} };

    printf("m = %p\n", (void *)m);
    printf("m[0] = %p\n", (void *)m[0]);
    printf("m[1] = %p\n", (void *)m[1]);
    printf("m[2] = %p\n", (void *)m[2]);

    printf("&m[0][0] = %p\n", (void *)&m[0][0]);
    printf("&m[1][0] = %p\n", (void *)&m[1][0]);
    printf("&m[2][0] = %p\n", (void *)&m[2][0]);

    return 0;
}

//결과값
m = 1245020
m[0] = 1245020
m[1] = 1245032
m[2] = 1245044
&m[0][0] = 1245020
&m[1][0] = 1245032
&m[2][0] = 1245044

 

 

 

 

const 포인터

 

- (constant)의 약자이므로, 상수를 의미하고, 변하지 않는 값을 의미한다.

- 포인터 자체와 포인터가 가리키는 데이터가 변경되지 않음

- 서브 함수를 불러서 데이터를 처리할 때 등 코드의 안전성을 높이고, 의도하지 않은 변경을 방지할 수 있다

 

- const를 붙이는 위치에 따라서 의미가 달라진다.

 

 

 

volatile 포인터

 

- 다른 프로세스나 스레드가 값을 항상 변경할 수 있으니 값을 사용할 때마다 다시 메모리에서 읽으라는 것을 의미

- p(포인터)가 가리키는 내용이 수시로 변경되므로 사용할 때마다 다시 로드하라는 의미이다.

- 중간의 코드에서 값이 변경되는 내용은 건너뛰고 메모리에 있는 값을 가져와 사용함

 

 

 

 

 

void 포인터

 

- 모든 데이터 타입을 가리킬 수 있는, 주소를 담는 변수

- 순수하게 메모리의 주소만 가지고 있는 포인터

- 타입이 없는 포인터

- 어떤 데이터 타입이든 가리킬 수 있지만, 가리키고 있는 데이터의 타입에 대한 정보가 없다.

- 가리키는 대상물은 아직 정해지지 않음

(예) void *vp;

 

 

• void 포인터는 데이터 타입에 구애받지 않고 메모리 주소를 저장할 수 있어, 함수에서 다양한 타입의 포인터를 받을 수 있는 유용한 방법
• void 포인터는 데이터의 타입을 알 수 없기 때문에, 직접적인 연산(예: 역참조, 포인터 연산)을 할 수 없다.
• 직접적인 포인터 연산은 불가능하므로, void 포인터를 사용하기 전에 적절한 타입으로 변환해야 함
• void 포인터를 활용하면, 타입에 독립적인 코드를 작성할 수 있으며, 예를 들어 메모리 블록의 내용을 처리하는 함수에서 유용하다

 

 

다음과 같은 연산은 모두 오류이다

- *vp;

- *(int *)vp;  // void형 포인터를 int형 포인터로 변환한다.

- vp++;

- vp--;

 

 

• 역참조: *vp와 같은 연산은 오류가 발생. void 포인터는 데이터 타입이 명시되어 있지 않기 때문에, 컴파일러가 포인터 연산을 이해할 수 없다.
• 포인터 연산: vp++나 vp--와 같은 포인터 연산도 오류가 발생. 포인터 연산을 수행하려면 데이터의 크기를 알아야 하는데, void 포인터는 데이터 크기를 알 수 없기 때문
• 형 변환: *(int *)vp와 같이 void 포인터를 다른 포인터 타입으로 변환하는 것은 가능하지만, 이를 통해 직접적인 연산을 하기 전에 반드시 올바른 타입으로 변환해야 한다.

 

 

 

 

void 포인터는 어디에 사용하는가?

 

 

- void 포인터를 이용하면 어떤 타입의 포인터도 받을 수 있는 함수를 작성할 수 있다.

- 예를 들어서 전달받은 메모리를 0으로 채우는 함수를 작성해보면 다음과 같다.

void memzero(void *ptr, size_t len)
{
    for (; len > 0; len--) {
    	*(char *)ptr = 0;
    }
}

 

 

 

 

 

main() 함수

 

main() 함수의 인수

 

지금까지의 main()함수의 형태

int main(void)
{
..
}

 

 

외부로부터 입력을 받는 main()함수 형태

int main(int argc, char *argv[])
{
...
}

 

 

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int = i;

    for(i = 0 ; i < argc ; i++)
    	printf("명령어 라인에서 %d번째 문자열 = %s\n", i, argv[i]);

    return 0;
}

 

 

 

 

 

 

예제

 

- mile을 km로 바꾸는 프로그램

 

 

mile = atof(argv[1]);

- atof 함수는 문자열을 실수로 변환하는 함수

- 즉, 명령행 인수로 받은 문자열(argv[1])을 double 타입의 실수로 변환하여 mile 변수에 저장

 

km = 1.609 * mile;

- 이 줄은 mile 변수에 저장된 마일 값을 킬로미터로 변환

- 1.609는 1마일이 약 1.609킬로미터에 해당한다는 상수 값

- 따라서 mile 값을 1.609로 곱하여 km 변수에 저장함으로써 킬로미터 단위로 변환된 값을 얻는다

 

 

 

 

 

qsort() 함수

- qsort()는 데이터가 저장된 배열을 정렬하는데 사용되는 라이브러리 함수

 

 

 

- base : 정렬될 배열의 주소

- nitems : 원소들의 개수(배열의 크기)

- size : 각 원소들의 크기(바이트 단위)

- compar : 2개의 원소를 비교하는 함수

 

 

qsort()를 사용할 때는 compar 함수의 형식을 반드시 따라야 하며, const void * 포인터를 사용하여 두 원소를 비교하고 순서를 결정하는 함수여야 한다.

qsort() 함수에서 compar 함수는 두 개의 배열 요소를 비교하여 정렬의 순서를 결정하는 데 필수적인 역할을 함

- 정렬 기준 결정: qsort()는 배열의 원소들을 정렬하기 위해 두 원소를 비교하여 그 상대적 순서를 결정함. 이 비교 작업을 수행하는 것이 compar 함수의 주된 역할

 

 

 

 

예제

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  //qsort()와 같은 표준 라이브러리 함수들을 사용하기 위해 포함

int values[] = { 98, 23, 99, 37, 16 };  //정수형 배열을 선언하고 초기화

int compare(const void *a, const void *b)
{
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int main()
{
    int n;

    qsort(values, 5, sizeof(int), compare);
    
    printf("정렬한 후 배열: ");
    for (n = 0 ; n < 5 ; n++)
    	printf("%d", values[n]);
    printf("\n");

    return 0;
}

 

 

(int*)a와 (int*)b는 이 포인터들을 int* 타입으로 변환하여 실제 정수 값에 접근함

*(int*)a - *(int*)b는 두 정수를 비교하여 그 차이를 반환. 이 결과에 따라 두 원소의 순서를 결정한다.

 

values: 정렬할 배열의 시작 주소

5: 배열의 원소 개수

sizeof(int): 각 배열 원소의 크기(바이트 단위)

compare: 원소를 비교하는 함수