C: 다양한 포인터

렉토피아 정혜경 강사님의 Secure & Generic C 강의를 듣고, 정리한 내용입니다.
해당 내용의 저작권은 정혜경 강사님에게 있습니다.

1차원 포인터

int *p, *pp;
int arr[5] = {10, 20, 30, 40 ,50}, num = 10;
p = arr; 
//p는 배열명을 받으므로, p[1]과 같이 배열처럼 사용가능. *(p++)도 가능.
// index 3의 주소는 &arr[2], &p[2], (p + 2), (arr + 2), &*&*(arr + 2)
pp = #

 1차원 포인터는 특정한 주소를 포인트 할 수 있다. `배열 명`, `함수 명`, `&변수명`은 주소를 나타낸다. 따라서 위의 예시 코드와 같이 포인터 변수를 선언하고 배열명을 대입 연산하게 되면 포인터 p는 배열과 같이 사용할 수 있게 된다.

 

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int  main()
{
    char *p = "Develop" ; 
    // Text Area에 있는 literal 상수를 Point.
    // Text Area의 literal 상수는 const char *이다. c++에서는 p의 const를 붙이지 않으면 에러..
    char str[20] = "Develop"; 
    // literal 상수를 str[20]으로 복사

    p[0] = 'K'; // RTE

    strcpy(p, "Call"); // RTE
    
    str = "Success"; // 배열명은 상수이므로 Compile error.

    return 0;
}

  어떤 것을 포인트 하는가에 따라 에러에 직면할 수 도 있다. 위의 예시 코드와 같이, `p`는 문자열의 시작 주소를 포인트 하고, `str`은 상수를 복사한다. `"Develop"`과 같은 문자열은 상수로써 `Text Area`에 할당되게 된다. 따라서 p를 통해 문자열을 변경하고자 한다면, 오류에 직면한다. 이와 달리 `str`은 복사한 문자열을 변경할 수 있지만, `str` 자체는 주소를 의미(상수)하므로 문자열을 할당할 순 없다.

 

다차원 포인터

int test;
int *p1
int **p2;
int ***p3;
p1 = &a;
p2 = &p1;
p3 = &p2;

 이와 같은 코드가 있을 때 `p3→p2→p1→test`와 같이 포인팅 한다는 것을 알 수 있다. 이는 test의 주소를 받기 위해서는 `* p1`가 필요하고 `p1`의 주소를 받기 위해서는 `**p2`가 필요하다고 생각하면 쉽다. 즉, 포인터가 아닌 일반 변수의 주소를 받기 위해서는 `* ptr`이 필요하고 포인터 변수를 받기 위해서는 기존의 `*` 개수 + 1을 해주면 된다.

 

배열의 포인터 표현

 C는 컴파일 될 때 `a[3]`과 같은 타입을 `*(a + 3)`으로 표현한다. 즉, 배열을 포인터 표현으로 나타내면 다음과 같다.

a[i] //*(a + i)
a[i][j] //*(*a[i + 1] + j)
a[i][j][k] // *(*(*a[i + 1] + j) + k)

&a[i] //(a + i)
&a[i][j] //(*a[i + 1] + j)
&a[i][j][k] //(*(*a[i + 1] + j) + k)

 위의 코드를 보면 배열을 포인터로 표현하기 위한 규칙을 알 수 있다.

• 배열명 표기
• 배열명에 index를 더함
• 괄호로 묶은 후 포인터 연산을 붙임.
  • 주소라면 포인터 연산을 붙이지 않아도 됨.

 

포인터 배열과 배열 포인터

 일반적으로 `int **p`는 `int *` 타입을 가리키는 포인터 변수이다. 이 뿐만 아니라 포인터 배열과 배열 포인터도 있으며 이를 잘 구분하여 사용하여야 한다.

 

• `int *p[5]` : `int * `을 가지는 사이즈 5의 배열이다.
• `(int (*p)[5];` : ?행 5열을 가리키는 배열 포인터이다.

 

#include <stdio.h>

int main() {
    char *test1[] = {1, 2, 3, 4};
    char test2[][8] = {"TEST", "TEST", "TEST", "TEST"}
}

 예제의 코드에서 `*test1`을 인자로 전달하려면 어떻게 해야 할까? `test1`은 `char *` 타입의 4개짜리 배열이다. 따라서 `**p`와 같이 더블 포인트로 인자를 받아야 한다. 이와 달리 `test2[][8]`의 경우 `char (*p)[8]`으로 인자를 받는다. 즉 시작 주소와 배열 크기만큼을 의미한다.

 

함수 포인터

 함수 포인터는 어렵게 생각할 필요가 없다. 예를 들어 `int test(int x)`라는 함수가 있다면 이를 받기 위한 함수 포인터는 `int (*test) (int)`가 된다. 즉 return type과 인자는 그대로 내려오고 함수 주소를 받을 수 있는 포인터를 선언하는 것이다.

 

#include <stdio.h>
int plus(int, int);
int minus(int, int);
int multi(int, int);

int main() {
   int (*fp[4])(int, int) = {plus, minus, multi};
}

 위와 같이 함수 포인터를 선언하여, `fp[i](num1, num2)`와 같은 연산을 통해 반복문을 돌며 함수를 호출하게 할 수 있다. 이 뿐만 아니라 함수 자체를 인자로 줄 수 있으며 유용하게 쓰인다.

 

void 포인터

 가리키는 대상체에 type 제한이 없는 포인터다. 예를 들어 `void *p`를 선언한다면 어떤 타입이건 포인팅 할 수 있다. 이는 Generic 코딩의 근본이 되므로 잘 이해하는 것이 중요하다. 우선 `void *`를 사용하지 않는다 해도 이미 `void *`의 성질을 이해하고 있다. 왜냐하면 형 변환을 이해하고 있기 때문이다.

 

 예를 들어 `int *test = (int *)malloc(sizeof(int));`를 실행할 때 `(int *)`로 형 변환을 해준다. 이는 `malloc`의 반환은 `void *` 타입이기 때문이다. 또한 대입 연산자에서 좌우측 형이 일치하여야 수행 가능하다. 이와 마찬가지로 void 포인터를 통해 자료형을 가리킨다면 `*((int *)p`와 같이 형 변환을 수행하여야 한다.