함수의 인자로 배열 전달

함수 호출시 전달되는 인자의 값은 매개변수에 복사가 되는 형태이다. 즉 int Func(int number); Func(num); 이라는 문장이 있다면 실제의 num값이 아닌 num에 저장된 값이 number에 복사가 되는 것이다. 그렇다면 Func 함수 내부에서 number값을 하나 증가 혹은 감소시키면 num은 어떻게 될까?

정답은 아무 상관이 없다 이다. 이유는 두 변수는 서로 다른 변수이기 때문이다. 

그렇다면 배열을 인자로 전달하려면 어떻게 해야 할까? 바로 주소값을 알려주면 되는 것이다.

int arr[3] = {1, 2, 3}; 다음의 형태로 저장된 배열이 있다면 Func(arr); 의 형태로 배열의 주소 값을 전달하면 되는 것이다. 앞에서 배열의 이름은 주소 값이라는 것을 배웠기 때문에 가능한 일이다. 다음의 예시를 통해 함수의 매개변수로 배열을 인자로 전달하는 형태를 살펴보자.

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#include <stdio.h>
 
void showArray(int array[], int len) { // 배열을 함수의 인자로 전달받는 함수의 선언
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    int arr[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    int length = sizeof(arr) / sizeof(int);
 
    showArray(arr, length); // 함수의 호출
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

Call by value와 Call by reference

함수의 호출에는 두가지 방식이 존재한다. 바로 값에 의한 호출, 참조에 의한 호출이 그것이다. 기존에 배웠던 함수들의 대부분은 Call by value 였다. 그렇다면 Call by reference는 왜 존재하는 것일까? 다음의 예시를 통해 알아보자.

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#include <stdio.h>
 
void SwapByValue(int num1, int num2) { // Call by value에 의한 함수 SwapByValue
    int temp; 
    // swap
    temp = num1;
    num1 = num2;
    num2 = temp;
}
 
void SwapByReference(int * num1, int * num2) { // Call by reference에 의한 함수 SwapByReference
    int temp;
    // swap
    temp = *num1;
    *num1 = *num2;
    *num2 = temp;
}
 
int main(void) {
    int n1 = 3, n2 = 5;
 
    SwapByValue(n1, n2);
    printf("Call by value\n");
    printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);
 
    puts("");
 
    printf("Call by reference\n");
    SwapByReference(&n1, &n2);
    printf("n1 = %d, n2 = %d\n", n1, n2);
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

먼저 SwapByValue 함수를 호출한 경우 main함수의 n1, n2가 그대로인 것을 확인할 수 있다. 이는 이 포스팅의 맨 처음 부분에 나왔던 number값을 증가시켜도 num값은 변화하지 않는 것과 동일한 이유 때문이다. 따라서 SwapByReference 방식을 이용한 즉 Call By Reference 방식을 이용하여 주소 값을 통해 접근하게 해야 main 함수에서도 변경이 될 수 있는 것이다. 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

call by value의 경우
Call by reference의 경우

위의 그림에서 볼 수 있듯이 call by value와 다르게 call by reference의 경우 주소값을 통해 함수 내부에서 main영역에 있는 변수에 접근할 수 있다.

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배열의 이름은 포인터 

배열의 이름은 포인터이며 값을 변경할 수 없는 상수 형태의 포인터이다. 다음 코드를 보자.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int arr[3] = { 1, 2, 3 };    
    printf("배열의 이름 : %p \n", arr);
    printf("배열의 첫번째 원소 : %p \n", &arr[0]);
    printf("배열의 두번째 원소 : %p \n", &arr[1]);
    printf("배열의 세번째 원소 : %p \n", &arr[2]);
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

위의 코드와 실행결과를 통해 배열 arr가 int형 이므로 각각 4바이트씩 주소 값의 차이가 나는 것을 볼 수 있으며 모든 배열 요소가 메모리 공간에 나란히 할당된다는 것을 알 수 있다. 또한 배열의 이름의 주소 값이 010FFB88이고 배열의 첫 번째 원소의 주소 값이 010FFB88로 동일한 것을 알 수 있다.

또한 배열의 이름은 대입 연산자의 피연산자가 될 수 없으므로 다음과 같이 정리할 수 있다.

 

배열의 이름은 배열의 시작 주소 값을 의미하며, 그 형태는 값의 저장이 불가능한 상수이다.

 

즉 배열의 이름은 상수형태의 포인터이다. 따라서 배열의 이름을 "포인터 상수"라고 부른다.

결국 배열의 이름은 포인터 이므로 * 연산자를 사용할 수 있다.

<소스코드>

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int arr[3] = { 1, 2, 3 };    
    
    printf("배열의 첫번째 원소 : %d \n", *arr);
    *arr += 100;
 
    printf("%d %d %d", arr[0], arr[1], arr[2]);
    return 0;
}
 cs

 

<실행결과>

*연산자를 통해 6번 라인에서 *arr을 출력하는 것을 알 수 있다. 이 경우 배열의 첫 번째 원소가 출력이 된다.

또한 7번 라인을 통해 배열의 첫 번째 원소에 접근하여 100을 더하여 101로 변경이 된 것을 확인할 수 있다.

포인터를 대상으로 하는 증가 감소 연산

먼저 다음의 예제를 먼저 살펴보자.

int* ptr1 = 0x0010;

이 경우 ptr1++;를 하게 되면 0x0011이 아니라 int형이므로 4byte가 증가하여 0x0014가 된다.


double* ptr2 = 0x0010;

이 경우 ptr2++;를 하게 되면 0x0011이 아니라 double형이므로 8byte가 증가하여 0x0018이 된다.

 

즉 이를 일반화하면 type형 포인터를 대상으로 n의 크기만큼 증가 혹은 감소 시 n*sizeof(type)의 크기만큼 증가 혹은 감소한다는 것을 알 수 있다.

결론

그래서 우리는 중요한 사실을 유도할 수 있는데 바로 arr[i] == *(arr + i) 라는 것이다.

arr + i 는 arr의 type만큼 주소 값이 증가하기 때문에 arr [i]라는 것이다. 이것은 매우 중요하므로 잘 기억해야 한다.

예제

길이가 5인 int형 배열 arr을 선언하고 이를 1, 2, 3, 4, 5로 초기화 한 다음 이 배열의 첫 번째 요소를 가리키는 포인터 변수 ptr을 선언한다. 그다음 포인터 변수 ptr에 저장된 값을 증가시키는 형태의 연산을 기반으로 포인터 변수 ptr에 저장된 값을 변경시키지 않고 값을 3씩 증가시키고, 정상적으로 증가가 이루어졌는지 확인하는 예제를 작성해보자. (출처 윤성우 님의 열혈 C 프로그래밍 chapter 13 p.299 문제 1)

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int arr[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };    
    int* ptr = arr; 
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) { // ptr로 모든 원소 2씩 증가
        *(ptr + i) += 2;
    }
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) { // 확인하기 위해 출력하는 
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

상수 형태의 문자열을 가리키는 포인터

문자열을 표현하는 방식에는 2가지가 있다.

  1. 배열을 기반으로 하는 문자열 - char str[] = "Hello world!";
  2. 포인터를 이용하는 문자열 - char * str = "Hello world!";

이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

배열을 기반으로 하는 문자열
포인터 변수 str

배열을 기반으로 하는 문자열은 변경이 가능하다. 그렇지만 포인터를 이용하는 문자열은 변경이 불가능하다.  사실상 배열 형태의 str, 포인터 변수 str 모두 첫 문자 H의 주소 값을 가리키긴 하지만 배열 str은 다른 것을 가리킬 수 없는 반면에 포인터 변수 str은 다른 위치를 가리킬 수 있다. 다시 말하면

char * str = "Hello world!";

str = "Bye~";

로 변경이 가능하다는 뜻 이다. 예시를 통해 살펴보자.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    char str1[] = "This is Array";
    const char* str2 = "This is Pointer";
    printf("str1 : %s \nstr2 : %s", str1, str2);
 
    //str1 = "This is Array and can't change"; // 배열 형태는 가르키는 대상 변경 불가능
    str2 = "This is Pointer and can change!"; // 포인터 형태는 가르키는 대상 변경 가능
    printf("str1 : %s \nstr2 : %s", str1, str2);
 
    str1[0] = 't'; // 배열 형태는 문자열 변경 가능
    //str2[0] = 't'; // 포인터 형태는 문자열 변경 불가능
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

포인터 배열

포인터 변수로 이루어져 주소 값의 저장이 가능한 배열이 포인터 배열이고 선언방식은 다음과 같다.

int * arr1[20]; // 길이가 20인 int형 포인터 배열 arr1

dounle * arr2[10]; // 길이가 10인 double형 포인터 배열 arr2

예제는 다음과 같다.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int num1 = 10, num2 = 20, num3 = 30;
    int* arr[3] = { &num1, &num2, &num3 };
 
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d\n", *arr[i]);
    }
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

 

이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

이는 다음의 형태로 문자열을 저장할 수도 있다. 위와 비슷하게 예시 코드를 보자.

 

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    const char* strArr[3] = { "Simple", "String", "Array" };
 
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%s\n", strArr[i]);
    }
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

 

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C에서 어려운 포인터입니다. C는 low-level 언어라고 하는데 바로 이 포인터를 이용해 메모리에 직접 접근이 가능하기 때문에 low-level 언어라고 불립니다. 그렇다면 이 포인터는 과연 어떤 것일까요?

int num = 10; 즉 변수 num의 경우 int형이므로 4바이트가 메모리에 저장이 된다. 이 메모리의 주소 값을 임의로 0x123456부터 시작한다고 가정해보자. 이때 이 0x123456이라는 번지를 주소 값이라고 한다. 이 주소 값 역시 저장할 수 있는 값이며 포인터 변수는 메모리의 주소 값을 저장하기 위한 변수이다.

포인터 변수의 선언

이 포인터 변수의 선언은 매우 간단하다. 다음을 보자

int * pnum; // int 형 변수를 가리키는 포인터 변수 pnum

double * pnum2; // double 형 변수를 가르키는 포인터 변수 pnum2

float * pnum3; // float 형 변수를 가르키는 포인터 변수 pnum3

즉 저장하고자 하는 변수의 형에 따라 포인터 변수의 형 역시 정해진다.

& 연산자

& 연산자는 피연산자의 주소 값을 반환하는 연산자이다. 이를 다음의 예시를 통해 살펴보면 다음과 같다.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int num = 7;
    int* pnum;
    pnum = &num; // num의 주소값을 &연산자를 통해 반환하여 포인터 변수 pnum을 초기화 한다.
 
    return 0;
}
 cs

이때 변수의 형과 포인터 변수의 형은 일치해야 한다. 즉 다음의 경우는 오류가 발생할 수 있다.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int num = 7;
    double* pnum; 
    pnum = &num; // double 형 포인터 변수에 int형 변수의 주소값을 넣으려 하므로 오류 발생
 
    return 0;
}
 cs
* 연산자

* 연산자는 포인터가 가리키는 메모리 공간에 접근할 때 사용하는 연산자이다. 다음을 보자. 주석이 그 의미이다.

*pnum = 20; // 포인터 변수 pnum이 가리키는 메모리 공간인 변수 num에 int 값 20을 저장하라

printf("%d", *pnum); // 포인터 변수 pnum이 가리키는 메모리 공간인 변수 num에 저장된 값을 출력하라

예시를 통해 살펴보자

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int num1 = 50, num2 = 100;
    int* pnum;
 
    pnum = &num1; // 포인터 변수 pnum이 int형 변수 num1을 가리킴
    (*pnum) += 30; // num1 += 30과 동일하다
 
    pnum = &num2; // 포인터 변수 pnum이 int형 변수 num2를 가리킴
    (*pnum) -= 30;
 
    printf("num1 : %d\n", num1); // 50 + 30 
    printf("num2 : %d\n", num2); // 100 - 30
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

위의 결과를 그림으로 그려보면 다음과 같다.

포인터 구조

예제

int형 변수 num1, num2를 선언과 동시에 각각 30, 20으로 초기화하고 int형 포인터 변수 ptr1, ptr2를 선언하여 각각 num1, num2를 가리키게 하자. 그 후 ptr1과 ptr2를 이용하여 num1의 값을 10 증가시키고, num2의 값을 10 감소시키자. 이제 두 포인터 변수 ptr1과 ptr2가 가리키는 대상을 서로 바꾸고 ptr1과 ptr2가 가리키는 변수에 저장된 값을 출력하라

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int num1 = 30, num2 = 20;
    int* ptr1, * ptr2;
 
    // ptr1, ptr2가 num1과 num2를 가리키게 한다.
    ptr1 = &num1;
    ptr2 = &num2;
 
    // ptr1과 ptr2를 각각 10 증가 10 감소
    (*ptr1) += 10;
    (*ptr2) -= 10;
 
    // 두 포인터 변수 ptr1과 ptr2가 가리키는 대상 변경
    int* temp;
    temp = ptr1;
    ptr1 = ptr2;
    ptr2 = temp;
 
    // 출력
    printf("*ptr1 = %d\n", *ptr1);
    printf("*ptr2 = %d\n", *ptr2);
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

 

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배열을 이용하여 문자열을 표현할 수 도 있다. 다음을 보자.

char str[ ] = "Hello world!"; 

위의 코드를 통해 배열 str에 char형 배열이 할당된 것을 확인할 수 있다. 그렇다면 위의 배열의 앞에서 배웠던 sizeof함수를 이용하여 길이를 알아보자.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    char str[] = "Hello world!"; // 글자는 공백을 포함하여 12개 이다. 
 
    int len = sizeof(str) / sizeof(char);
    printf("배열의 길이 : %d\n", len);
    
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

공백을 포함하여 Hello world! 는 12글자인데 왜 13글자가 나올까? 이는 널 문자 때문이다. 다시 말하면 배열 str은 다음의 구조와 같다.

널 문자 \0가 포함된 모습

그렇다면 이 널 문자는 왜 포함되는 것 일까? 바로 문자열을 표현하기 위해서 이다.

 

char arr[ ] = {'H', 'i', '~'}; // 널 문자(\0)가 없으므로 단순한 문자 배열

char arr2[ ] = {'H', 'i', '~', '\0'}; // 널 문자(\0)가 존재하므로 문자열  

 

즉 C언어에서는 문자열에서 널 문자를 인식하고 이를 문자열의 마지막으로 인식한다.

예제

프로그램 사용자로부터 하나의 영단어를 입력받아서 입력받은 영단어를 뒤집어서 출력하도록 예제를 작성하라 단 널 문자의 위치를 변경해서는 안된다.

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    char str[100];
    scanf("%s", str);
 
    int len = 0;
    while (str[len] != '\0')
        len++;
 
    char temp;
 
    for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
        temp = str[i];
        str[i] = str[len - 1 - i];
        str[len - 1 - i] = temp;
    }
 
    printf("%s", str);
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

 

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길이가 5인 int형 배열을 선언하여 사용자로부터 5개의 숫자를 입력받은 후 배열의 모든 원소중 최대 값, 최소 값, 모든 원소들의 합을 구하는 예제를 작성하라

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
 
void getMaxValue(int arr[], int len) {
    int max = 0;
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        if(arr[i] > max) 
            max = arr[i];
    }
    printf("배열의 원소들 중 최대값은 %d 입니다.\n", max);
}
 
void getMinValue(int arr[], int len) {
    int min = 9999; // max 값 설정
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        if(arr[i] < min) 
            min = arr[i];
    }
    printf("배열의 원소들 중 최대값은 %d 입니다.\n", min);
}
 
void getTotalSum(int arr[], int len) {
    int total = 0;
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        total += arr[i];
    }
    printf("배열의 원소들 중 최대값은 %d 입니다.\n", total);
}
 
int main(void) {
    int arr[5];
 
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
 
    int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
 
    getMaxValue(arr, len);
    getMinValue(arr, len);
    getTotalSum(arr, len);
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

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배열이란?

배열이란 둘 이상의 변수를 모아 놓은 것이다. 배열의 선언 방식은 다음과 같다.

위에서 볼 수 있듯이 int arr[10]; 이면 자료형이 int, 배열의 이름이 arr, 배열의 길이가 10이라는 것을 말하는 것이다.

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int arr[10];
 cs

위에서 볼 수 있듯이 int arr[10]; 이면 자료형이 int, 배열의 이름이 arr, 배열의 길이가 10이라는 것을 말하는 것이다.

또한 특징이 있는데 배열의 시작은 0부터 시작한다는 것이다. 따라서 위의 길이가 10인 배열의 경우 0번째 원소부터 9번째 원소까지 존재한다.

배열의 가장 큰 장점이 존재하는데 바로 반복문을 이용하여 순차적으로 접근이 가능하다는 점이다. 이것을 예시를 통해 알아보자.

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int arr[5] = {0, 10, 20, 30, 40 }; // 전부 더하면 100 이다. 
    int sum = 0;
 
    for(int i = 0; i < 5; i++) { // 반복문을 통해 모든 원소들을 더함
        sum += arr[i];
    }
    printf("배열의 모든 원소의 합 : %d", sum);
    return 0;
}
 cs
배열의 선언과 동시에 초기화

배열의 초기화의 방법은 총 3가지가 존재한다. 다음을 통해 알아보자.

  1. int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 차례차례 초기화
  2. int arr1[ ] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 컴파일러에 의해서 자동으로 길이 5가 채워진다
  3. int arr3[5] = {1, 2};  // 3, 4, 5 번째 요소는 자동으로 0으로 채워진다.
배열의 길이를 구하는 sizeof() 함수

배열의 길이를 따로 명시하지 않더라도 sizeof 함수를 통해 알 수 있다. 먼저 일반적인 배열 int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};를 생각해보면 int형이므로 한 요소당 4byte씩 총 20byte이다. 따라서 sizeof(arr);는 20byte이다. 이를 int의 크기 4byte로 나누면 5 즉 배열의 길이를 구할 수 있다. 따라서 배열의 길이는 int len = sizeof(arr) / sizeof(int);로 구할 수 있다. 예시를 보면 다음과 같다.

<소스코드>

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#include <stdio.h>
 
int main(void) {
    int arr1[5] = {0, 10, 20, 30, 40 };  
    double arr2[4] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0};
    float arr3[6] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
 
    printf("배열 arr1의 크기 : %d\n", sizeof(arr1));
    printf("배열 arr2의 크기 : %d\n", sizeof(arr2));
    printf("배열 arr3의 크기 : %d\n", sizeof(arr3));
 
    int len1 = sizeof(arr1) / sizeof(int); // 배열 1의 길이
    int len2 = sizeof(arr2) / sizeof(double); // 배열 2의 길이
    int len3 = sizeof(arr3) / sizeof(float); // 배열 3의 길이
 
    printf("배열 arr1의 길이 : %d\n", len1);
    printf("배열 arr2의 길이 : %d\n", len2);
    printf("배열 arr3의 길이 : %d\n", len3);
 
    return 0;
}
 cs

<실행결과>

 

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