[C]Chap11.3 - 메모리와 변수(3)

11.3 포인터의 배열과 다중 포인터

포인터 또한 그 자체도 변수(메모리)이다. 변수는 메모리이고 메모리는 관리 목적의 고유번호 즉, 주소가 부여되어 있다. 일반적인 변수의 경우, 이름, 주소, 그 안에 저장된 데이터가 명확하게 구분된다. 하지만 포인터는 변수 자체의 주소와 변수에 저장된 주소, 이렇게 두 개의 주소가 공존 한다.

다중 포인터 또한 일반 포인터와 다를 것이 없으며, 가리키는 것이 포인터 변수일 뿐이다. 예를 들어, int형 변수에 대한 포인터는 int*이며, int* 변수에 대한 포인터는 int** 이다.

포인터 자료형	간접지정 연산결과	코드 예
char*	*(char*) == char	int nData = 10;<br />int *pnData = &nData;
char* *	*(char**) == char*	int* *ppnData = &pnData;
char** *	*(char***) == char**	int** *pppnData = &ppnData;

11.3.1 char*의 배열

다중 포인터가 등장하는 이유는 '포인터의 배열' 때문이다. 포인터 배열이란 배열의 요소가 포인터 변수인 경우를 말한다. 예를 들어, char형 배열은 문자(배)열 이며 이 문자열은 0번 요소의 주소로 식별된다. 따라서, 배열을 식별하는 주소는 배열(ex. char[5])을 이루고 있는 요소 자료형(char)에 대한 포인터(char*)에 담는다.

  #include <stdio.h>
  ​
  int main(void){
  ​
      // char* [3] 배열을 각각의 문자열로 초기화
      char *astrList[3] = { "Hello", "World", "String" };
  ​
      // 배열의 요소가 char* 이므로 %s로 출력하는 것이 맞다.
      printf("%s\n", astrList[0]);
      printf("%s\n", astrList[1]);
      printf("%s\n", astrList[2]);
  ​
      // 배열의 0번 요소에는 첫 글자가 저장된 메모리의 주소가 들어있다.
      // 여기에 정수를 더해 '상대주소'를 계산한다.
      printf("%s\n", astrList[0] + 1);
      printf("%s\n", astrList[1] + 2);
      printf("%s\n", astrList[2] + 3);
  ​
      // char*의 배열은 논리적으로 char의 2차원 배열과 같다.
      printf("%c\n", astrList[0][3]);
      printf("%c\n", astrList[1][3]);
      printf("%c\n", astrList[2][3]);
  ​
      return 0;
  }
  /* 출력결과 
  Hello
  World
  String
  ello
  rld
  ing
  l
  l
  i
  */

위의 코드를 그림으로 나타내면 다음과 같다.

11.4.2 다중 포인터

다음 예제는 포인터에 대한 포인터 변수를 선언 및 정의한 다중 포인터 예제이다.

  // arrayofptr03.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc, char* argv[]){
      char* astrList[3] = { "Hello", "World", "String" };
      // astrList의 요소 형식이 char* 이므로 char**에 담는다.
      char* *ppstrList = astrList;
      // char** 형식 변수의 주소는 char***에 담는다.
      char** *pppstrList = &ppstrList;
  ​
      // *(char** + 인덱스)의 형식은 char*이다.
      // 따라서 %s로 출력하거나 puts()로 출력한다.
      puts(ppstrList[0]);
      puts(ppstrList[1]);
      puts(ppstrList[2]);
  ​
      // char***를 두 번 간접지정하면 char*이다.
      puts(*pppstrList[0]);
      puts(*(*(pppstrList + 0) + 1));
      return 0;
  }
  /* 출력결과
  Hello
  World
  String
  Hello
  World
   */

11.4.3 다차원 배열에 대한 포인터

2차원 배열은 원소가 배열인 배열이다. 따라서 char[3][16] 배열은 char[16]가 원소(요소)이고 개수가 3인 배열이며, char[3][16] 배열의 식별자인 주소를 담을 수 있는 포인터 변수는 char[16] * 이다. 하지만 이렇게 하면 문법오류 이다. 문법오류가 나지 않게 하려면 아래의 예제 코드처럼 해주면 된다.

  // ptrtoarray01.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc, char* argv[]){
  ​
      char astrList[2][12] = {"Hello", "World"};
  ​
      // char* *ptrList = astrList;
      char (*pstrList)[12] = astrList;
  ​
      puts(astrList[0]);
      puts(astrList[1]);
  ​
      return 0;
  }
  /* 출력결과
  Hello
  World
   */

11.5 변수와 메모리

변수의 본질은 메모리이며, 변수를 선언한다는 것은 함수 내부에 속한 지역변수를 의미하며, 지역변수는 11.1- 메모리의 종류 에서 살펴 보았듯이, 메모리 중에서 스택(stack) 영역이다. 스택 주고의 메모리는 관리가 자동으로 이루어지므로, 스택을 사용하는 변수를 자동변수라고 한다.

변수를 선언할 때는 어떤 메모리를 쓸 것인지 명시를 해줘야 하지만, 명시를 하지 않을 경우 지역변수는 컴파일러가 알아서 모두 자동변수로 처리한다. 변수를 선언할 때 자료형 앞에 기억부류(storage-class)를 명시하는 예약어를 기억부류 지정자(storage-class specifier) 라고 한다.

C언어의 기억부류 지정자는 extern, auto, static, register 등이 있다.

  // variable01.c
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc, char* argv[]){
  ​
      auto int aList[3] = {10, 20, 30};
      auto int i = 0;
  ​
      for(i=0; i<3; ++i)
          printf("%d\t", aList[i]);
      return 0;
  }
  /*  출력결과
  10  20  30
   */

위의 코드에서 auto는 생략해도 된다. 생략하게 되면 컴파일러가 자동으로 스코프 내부의 변수들은 auto로 처리한다.

11.5.1 정적변수 static

정적변수가 사용하는 데이터 영역 메모리는 프로그램이 시작될 때 확보되어 종료될 때까지 그대로 유지된다. 따라서 함수가 호출되어 스코프가 닫힌다 해도 메모리가 사라지는 것이 아니기 때문에 데이터는 그대로 유지가 되는 것이다.

  // variable02.c
  #include <stdio.h>
  ​
  int TestFunc(void){
  ​
      // 접근성은 TestFunc() 내부로 제한된 지역변수이나
      // 기억부류는 스택이 아니라 데이터 영역인 '정적'변수 선언 및 정의
      // 정의는 이 함수가 여러번 호출 되더라도 단 한번만 적용된다.
      static int nData = 10;
  ​
      // nData의 값이 변경됐다.
      // 정적변수이므로 이 변경된 값은 함수가 반환하더라도 유지된다.
      ++nData;
      return nData;
  }
  ​
  int main(int argc, char* argv[]){
      // TestFunc() 함수를 호출할 때마다 다른 nData 값을 반환 받는다.
      printf("%d\n", TestFunc());
      printf("%d\n", TestFunc());
      printf("%d\n", TestFunc());
      return 0;
  }
  /* 출력결과
  11
  12
  13
   */

위의 코드에서 처럼, 정적변수를 사용하려면 반드시 static을 붙여야 한다. 그리고 함수가 반환되도 메모리가 사라지지 않으므로 nData 변수는 전역변수처럼 그대로 존재하게 된다.

11.5.2 레지스터 변수 register

레지스터 변수는 CPU의 레지스터를 사용하기 위한 변수이다. 일반 메모리가 아닌 CPU가 가진 메모리 이므로, 별도의 주소가 없다.

  // variable03.c
  ​
  #include <stdio.h>
  ​
  int main(int argc, char* argv[]){
      
      register int i = 0;
      printf("%d\n", i);
      printf("%p\n", &i);  // <- 레지스터 변수는 주소가 없으므로 에러가 남
      return 0;
  }