6. [C언어] 포인터 이해하기

 

사람들이 C언어를 처음 배울 때 가장 힘들어하는 부분이 포인터입니다.

포인터 자체가 어려운 개념은 아니지만, 

포인터와 배열, 함수 등의 관계를 파악하는데 시간이 걸리기 때문입니다.

이번 포스팅은 포인터가 무엇인지,

왜 포인터가 중요하고 사용하는지에 대해서 다루어보겠습니다.

 

 

1. 포인터란 무엇인가?

 

포인터는 메모리에 있는 데이터의 주소를 가지고 있는 변수입니다.

우리가 선언하는 모든 데이터는 주소 값을 가지고 있습니다.

 

cout은 printf와 같은 기능을 합니다.

 

변수 앞에 &(어드레스)를 붙여주면 주소 값을 확인할 수 있습니다.

이 주소 값은 고정된 값이 아니라, 컴파일을 할 때마다 다른 값을 가지게 됩니다.

 

즉, 프로그램에서 변수를 만들면 이들 변수는 컴파일러에 의하여

비어있는 메모리 공간에 위치를 차지하게 됩니다.

할당된 메모리에는 위치 식별한 가능한 주소가 부여되는데,

주소는 운영체제가 1바이트 단위마다 부여합니다.

이 주소 값을 담을 수 있는 변수가 바로 포인터 변수입니다.

 

 

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2. 포인터 변수 선언

 

그렇다면 포인터 변수는 어떻게 선언하는가?

자료형 앞에 * (애스크리터)기호를 붙이면 됩니다.

포인터 변수 선언은 자료형 타입에 맞게 선언해야 됩니다.

int* iNum1

int *iNum1

자료형 앞에 붙이든, 변수명 앞에 붙이든 상관은 없지만

해석을 할 때 'int형 포인터 변수'라는 의미를 더 살릴 수 있게

자료형 앞에 붙이는 것을 선호하는 편입니다.

 

앞에서 & 기호는 주소 값을 나타내는 기호라고 했습니다.

int* pPtr = &iNum1을 해석해보면

'int형 포인터 변수 pPtr에 iNum1의 주소를 대입하겠다'.

한번 pPtr이 어떤 값을 가지고 있는지 확인해보겠습니다.

확인 결과 똑같은 주소 값을 가지고 있는 것을 알 수 있습니다.

 

 

이번에는 메모리 상에서 어떤 구조를 띄고 있는지 그림으로 알아보겠습니다.

우리가 iNum1이라고 선언한 변수는 

RAM 메모리 상에

0135FBAC라는 주소에 위치하고 있고,

여기에는 10이라는 값을 저장하고 있습니다.

 

그다음 iNum1의 주소 값을 저장하고 있는

pPtr의 주소 값을 출력하여 확인하지 않았지만,

iNum1과 마찬가지로 pPtr도 포인터 '변수'이므로 운영체제가 부여한 주소 값을 가지고 있습니다.

이 주소 값 위치에는 iNum1의 주소 값인 0135FBAC라는 값을 저장하고 있습니다.

 

 

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3. 간접 참조

 

이제 pPtr이 iNum1의 주소 값을 가지고 있다는 건 알았으니,

이것을 어떻게 써먹어야 되는지 알아보겠습니다.

우리는 포인터 변수 pPtr을 통해 iNum1의 주소를 알고 있습니다.

이 말은, pPtr을 통해서 iNum1에 영향을 끼칠 수 있다는 말입니다.

이렇게 포인터 변수를 통해서 변수에 접근하는 것을 '간접 참조'라고 합니다.

pPtr을 통해서 iNum1에 저장된 값을 변경할 수 도 있습니다.

 

여기서 처음 포인터 변수를 접할 때 헷갈리는 것이

&(어드레스)와 *(애스크리터) 입니다.

&는 말 그대로 '주소'를 나타내는 것이고,

*는 '값'을 나타내는 것입니다.

 

 

처음 포인터 변수를 초기화할 때를 다시 살펴보겠습니다.

int* pPtr = &iNum1

'pPtr에 iNum1의 주소를 저장하겠다'

이제 pPtr에는 iNum1의 주소 값이 담겨있습니다.

 

 

이번에는 간접 참조할 때를 살펴보도록 하겠습니다.

*pPtr = 20

'pPtr에 담겨있는 주소 값에 위치한 변수를 간접 참조하여, 20의 값을 대입하겠다'

 

 

이번에는 출력할 때의 상황을 살펴보도록 하겠습니다.

cout << pPtr << endl;

'pPtr이 저장하고 있는 주소 값을 출력하겠다'

 

cout << *pPtr << endl;

'pPtr이 저장하고 있는 주소 값에 담겨 있는 값을 출력하겠다'

 

 

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4. 그래서 포인터가 왜 중요한 것인가?

 

위에서 우리는 포인터 변수를 통해서 원본 변수의 값에 접근할 수 있다는 것을 알았습니다.

이것이 포인터의 핵심이자, 중요한 이유입니다.

간단한 Swap 함수를 통해서 설명을 드리겠습니다.

 

우선, 함수 사용 없이 Swap을 해보겠습니다.

iNum1의 값과 iNum2의 값이 잘 바뀐 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

그럼 이번에는 함수를 통해서 Swap을 진행해 볼까요?

분명 같은 코드임에도 값이 바뀌지 않은 것을 확인할 수 있습니다.

왜 그런 것인지 그림으로 설명해드리겠습니다.

 

 

함수의 매개변수로 인자가 전달될 때는

원본의 값이 아닌 복사된 값이 생성됩니다.

 

우리가 보통 함수의 매개변수를 설정할 때

변수와 이름을 동일하게 만드는 경우가 많아서

원본 값이라고 착각하는 경우가 많은데, 엄연히 다른 변수가 생성되게 됩니다.

 

한 번 출력 결과로 확인해 보겠습니다.

 

 

Swap함수 내에서는 분명히 값이 바뀐 것을 확인할 수 있습니다.

즉, 우리가 원하는 원본 값이 바뀐 것이 아니라 복사된 변수의 값이 바뀌게 된 것입니다.

 

이러한 문제를 해결할 수 있는 방법이 바로 포인터입니다.

이번에는 포인터 사용을 통해서 문제를 해결해보겠습니다.

 

알맞게 값이 바뀐 것을 확인할 수 있습니다.

 

함수의 설명을 간략하게 하자면,

매개변수로는 원본 주소 값을 담기 위해서 int형 포인터 변수를 선언했습니다.

 

주소 값에 담겨있는 데이터의 값을 '간접 참조'를 위해 *(애스크리터)를 사용합니다.

 

int* 변수는 주소 값을 담는 변수이므로, 매개변수 전달 시 &를 통해 주소 값을 넣어줍니다.

 

 

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지금은 하나의 main함수 안에서 프로그램을 작성하고 있어서

포인터의 필요성을 크게 못느끼겠지만,

규모가 커지게 되면 파일을 분할하고, 여러 개의 cpp나 c파일을 다루게 될 것입니다.

분할된 파일들 속에서 Player와 Monster 혹은 Player와 Item 등등

데이터를 주고받기 위해서는 포인터는 선택이 아닌 필수적이게 됩니다.