11장. 포인터의 활용

(1)

11 장 . 포인터의 활용

1

#include <stdio.h>

int main(void) {

int num;

printf(“Please enter an integer: ");

scanf("%d", &num);

if ( num < 0 )

printf("Is negative.\n");

printf("num = %d\n", num);

return 0;

}

■ 포인터를 사용하는 다양한 방법에 대하여 알아본다.

■ 포인터 배열을 선언하고 사용하는 방법을 알아본다.

학습목표

(2)

11장. 포인터의 활용 ³

포인터 배열

•포인터 배열의 기본

•구조체 포인터 배열 포인터 배열

•포인터 배열의 기본

•구조체 포인터 배열

배열에 대한 포인터

•배열에 대한 포인터

•배열에 대한 포인터와 이차원 배열

•배열 원소를 가리키는 포인터와 배열에 대한 포인터 배열에 대한 포인터

•배열에 대한 포인터

•배열에 대한 포인터와 이차원 배열

•배열 원소를 가리키는 포인터와 배열에 대한 포인터

함수에 대한 포인터

•함수에 대한 포인터 변수

•함수에 대한 포인터형

•함수에 대한 포인터의 활용 함수에 대한 포인터

•함수에 대한 포인터 변수

•함수에 대한 포인터형

•함수에 대한 포인터의 활용

동적 메모리

•동적 메모리의 필요성

•동적 메모리의 할당 및 해제

•동적 메모리의 활용

•동적 메모리 관련 함수 동적 메모리

•동적 메모리의 필요성

•동적 메모리의 할당 및 해제

•동적 메모리의 활용

•동적 메모리 관련 함수

포인터 배열의 선언

주소를 저장하는 배열

포인터 배열의 기본

포인터의 활용

(3)

포인터 배열의 사용(1/4)

포인터 배열의 각 원소로 변수의 주소를 저 장한다.

배열의 각 원소가 포인터형이므로, 원소가 가리키는 변수에 접근하려면 배열의 원소 앞에 간접 참조 연산자 *를 사용해야 한다.

11장. 포인터의 활용

5

포인터 배열의 사용(2/4)

포인터의 활용

(4)

int 변수를 가리키는 포인터 배열의 사용 예

7 01: /* Ex11_01.c */

02: #include <stdio.h>

03:04: int main(void) 05: {

06: int a=10, b=20, c=30, d=40, e=50;

07: int* arr[5] = {&a, &b, &c, &d, &e};

08: int i;

09:10: for( i = 0 ; i < 5 ; i++ ) 11: printf("%d ", *arr[i]);

12: printf("\n");

13:14: return 0;

15: }

포인터 배열의 사용

포인터 배열의 선언 및 초기화

포인터 배열의 사용(3/4)

포인터 배열의 각 원소에 배열의 시작 주소를 저장할 수도 있다.

arr[i]가 int 배열의 시작 주소로 초기화되었을 때, arr[i]가 가리키는 배열의 원소에 접근하려면 arr[i][j]라고 쓰면 된다.

포인터의 활용

(5)

포인터 배열의 사용(4/4)

배열의 시작 주소로 초기화된 포인터 배열

9

int 배열의 원소를 가리키는 포인터 배열의 사용 예

포인터의 활용

01: /* Ex11_02.c */

06: int x[3] = {1, 2, 3};

07: int y[3] = {4, 5, 6};

08: int z[3] = {7, 8, 9};

(6)

구조체 포인터 배열의 필요성

구조체 포인터 배열을 이용하면 구조체는 동적 메모리에 할당하고 그 주소만 포 인터 배열에 넣어두고 사용할 수 있다.

구조체 포인터 배열

11

구조체 배열은 메모리 를 많이 사용하므로 비 효율적이다.

구조체 포인터 배열을 준비하고 구조체 변수 를 필요할 때 메모리에 할당하고 그 주소만 저 장한다.

구조체 포인터 배열의 메모리 구조

포인터의 활용

(7)

구조체 포인터 배열의 사용 예(1/2)

13 01: /* Ex11_03.c */

03:04: typedef struct student { 05: char name[20];

06: int korean, english, math;

07: double average;

08: } STUDENT;

12: STUDENT s1 = {"김모모", 100, 100, 100, 0.0};

13: STUDENT s2 = {"박나나", 90, 80, 88, 0.0};

14: STUDENT s3 = {"이만수", 45, 32, 44, 0.0};

15: STUDENT* std[ ] = {&s1, &s2, &s3};

16:

구조체 포인터 배열의 선언 및 초기화

구조체 포인터 배열의 사용 예(2/2)

포인터의 활용

17: int num = sizeof(std) / sizeof(std[0]);

18: int i;

19:20: for( i = 0 ; i < num ; i++ )

21: std[i]->average = (double)(std[i]->korean+

22: std[i]->english+std[i]->math) / 3;

23:24: for( i = 0 ; i < num ; i++ )

구조체 포인터 배열의 사용

(8)

배열에 대한 포인터의 선언

배열 전체를 가리키는 포인터

배열에 대한 포인터

15

배열에 대한 포인터의 사용(1/4)

배열에 대한 포인터에는 배열 전체의 주소를 저장한다.

배열 전체의 주소를 구하려면 배열 이름 앞에 & 연산자를 지정해야 한다

& 연산자 없이 배열의 이름만 사용하면 배열의 첫 번째 원소(arr[0])의 주소를 의미한다.

배열에 대한 포인터에는 크기가 같은 배열의 주소만 저장할 수 있다.

배열에 대한 포인터

(9)

배열에 대한 포인터의 사용(2/4)

17

배열에 대한 포인터의 사용(3/4)

p는 배열 전체의 주소이고, *p는 p가 가리키는 배열이 된다.

*p는 배열 이름처럼 사용할 수 있으므로, p가 가리키는 배열의 i번째 원소에 접근 하려면 (*p)[i]를 사용한다.

*p는 p[0]이므로, (*p)[i]는 p[0][i]와 같다.

배열에 대한 포인터

(10)

*p와 p[0]

p가 포인터 변수일 때 *p와 p[0]은 항상 같다.

*p Î *(p + 0) Îp[0]

int 변수는 크기가 1인 int 배열로 볼 수 있다.

p가 배열에 대한 포인터일 때 (*p)[i]는 p[0][i]와 항상 같다.

19

배열에 대한 포인터의 사용(4/4)

(*p)[i]와 *p[i]는 서로 의미가 다르므로 주의해야 한다.

(*p)[i]는 p가 가리키는 배열의 i번째 원소라는 의미

*p[i]는 p[i]가 가리키는 값이라는 의미

배열에 대한 포인터

(11)

배열에 대한 포인터의 사용 예

21 01: /* Ex11_04.c */

06: int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

07: int (*p)[5] = &arr;

08: int i;

09:10: for( i = 0 ; i < 5 ; i++ )

11: printf("%d ", (*p)[i]); // p[0][i] 또는 *((*p)+i) 12: printf("\n");

13:14: return 0;

15: }

배열에 대한 포인터의 선언 및 초기화

배열에 대한 포인터로 배열의 원소 접근

배열에 대한 포인터와 이차원 배열(1/3)

배열에 대한 포인터는 이차원 배열의 한 묶음을 가리키는 용도로 사용된다.

배열에 대한 포인터와 이차원 배열

배열에 대한 포인터

(12)

배열에 대한 포인터와 이차원 배열(2/3)

배열에 대한 포인터를 &arr[0]으로 초기화하는 대신, 간단하게 arr로 초기화할 수 있다.

배열에 대한 포인터 p로 이차원 배열의 원소에 접근하려면 p가 마치 이차원 배열 명인 것처럼 2개의 인덱스를 사용하면 된다.

23

배열에 대한 포인터와 이차원 배열(3/3)

배열에 대한 포인터는 이차원 배열에 접근하기 위한 용도로 사용된다.

배열에 대한 포인터

(13)

이차원 배열을 가리키는 배열에 대한 포인터(1/2)

25 01: /* Ex11_05.c */

06: int arr[3][5] = { 07: { 1, 2, 3, 4, 5}, 08: { 6, 7, 8, 9, 10}, 09: {11, 12, 13, 14, 15}

10: };

11:12: int (*p)[5] = arr;

13:14: int i, j;

15:

이차원 배열의 선언 및 초기화

이차원 배열을 가리키는 배열에 대한 포인터(2/2)

배열에 대한 포인터

16: for( i = 0 ; i < 3 ; i++)

17: {

18: for( j = 0 ; j < 5 ; j++ ) 19: printf("%2d ", p[i][j]);

20: printf("\n");

21: }

22:23: return 0;

배열에 대한 포인터로 이차원 배열의 원소 접근

(14)

배열의 원소를 가리키는 포인터

배열 원소형에 대한 포인터로 선언 일차원 배열의 시작 주소로 초기화

배열에 대한 포인터

이차원 배열의 제2크기와 같게 배열의 크기를 지정해서 선언 이차원 배열의 시작 주소로 초기화

배열의 원소를 가리키는 포인터와 배열에 대한 포인터

27

배열의 원소를 가리키는 포인터와 배열에 대한 포인터의 구분

배열에 대한 포인터를 증가시키면 이차원 배열의 제2크기만큼씩 포인터의 주소가 증가된다.

배열에 대한 포인터

(15)

배열의 원소를 가리키는 포인터와 배열에 대한 포인터 비교

29 01: /* Ex11_06.c */

02: #include <stdio.

06: int x[5];

07: int *p1 = x;

08:09: int y[2][3];

10: int (*p2)[3] = y;

11:12: printf("p1 = %p, p2 = %p\n", p1, p2);

13:14: p1++;

15: p2++;

16:17: printf("p1 = %p, p2 = %p\n", p1, p2);

18:19: return 0;

20: }

배열의 원소를 가리키는 포인터의 선언 및 초기화

int*는 4바이트씩 증가 하지만 int(*)[3]는 12 바이트씩 증가한다.

배열의 원소를 가리키는 포인터 vs. 배열에 대한 포인터

배열의 원소를 가리키는 포인터는 일차원 배열의 원소에 접근할 때 사용되고, 배 열에 대한 포인터는 이차원 배열의 원소에 접근할 때 사용된다.

배열에 대한 포인터

(16)

함수에 대한 포인터

함수의 주소를 저장하는 포인터

함수도 컴파일 및 링크 후에 메모리의 특정 번지에 할당된다.

실행 파일은 크게 코드 영역와 데이터 영역으로 나누어진다.

변수들은 데이터 영역에 할당되고, 함수들은 코드 영역에 할당된다.

11장. 포인터의 활용 ³¹

함수에 대한 포인터 변수의 선언

함수에 대한 포인터 변수가 가리킬 함수의 원형이 필요하다.

함수에 대한 포인터가 아직 가리키는 함수가 없으면 널 포인터로 초기화한다.

함수에 대한 포인터 변수

함수에 대한 포인터

(17)

함수의 주소 구하기

함수의 주소를 구할 때는 ( ) 없이 함수명 앞에 & 연산자를 써준다.

& 없이 함수명만 사용해도 된다.

33

함수에 대한 포인터로 함수 호출

함수에 대한 포인터

(18)

함수에 대한 포인터 사용 예(1/2)

35 01: /* Ex11_07.c */

03:04: int GetFactorial(int n);

05: double Add(double x, double y);

09: int (*pFunc)(int n) = &GetFactorial;

10: double (*pf)(double, double) = Add;

11: int num;

12:13: printf("정수를 입력하세요 : ");

14: scanf("%d", &num);

15: printf("%d ! = %d\n", num, (*pFunc)(num));

16:17: printf("0.5 + 1.3 = %f\n", pf(0.5, 1.3));

18:19: return 0;

20: }

함수에 대한 포인터의 선언 및 초기화

함수에 대한 포인터로 함수 호출

함수에 대한 포인터 사용 예(2/2)

함수에 대한 포인터

22: int GetFactorial(int n) 23: {

24: int fact;

25: int i;

26:27: for( i = 1, fact = 1 ; i <= n ; i++ )

28: fact *= i;

29:30: return fact;

31: }

32:33: double Add(double x, double y) 34: {

35: return x + y;

36: }

(19)

함수에 대한 포인터형의 정의

함수에 대한 포인터형

37

함수에 대한 포인터형의 사용

함수에 대한 포인터형도 typedef로 정의된 데이터형이다.

함수에 대한 포인터형으로 선언된 변수는 함수에 대한 포인터 변수가 된다.

함수에 대한 포인터형

함수에 대한 포인터

(20)

퀵 정렬(1/2)

정렬할 배열 중에서 키(key)을 선택한다.

정렬할 배열의 원소들을 키보다 작은 값과 키보다 큰 값의 두 그룹으로 나눈다.

두 그룹에 대해서 각각 다시 퀵 정렬을 수행한다.

그룹 내에 값이 하나만 남을 때까지 계속 이 작업을 반복한다.

함수에 대한 포인터의 활용

39

퀵 정렬(2/2)

함수에 대한 포인터

(21)

표준 C 라이브러리의 qsort 함수(1/3)

함수명은 몰라도 함수의 주소만 있으면 함수를 호출할 수 있다.

41

표준 C 라이브러리의 qsort 함수(2/3)

qsort 함수에서 호출될 비교 함수를 정의하고, 그 주소를 qsort 함수의 마지막 인 자로 전달한다.

비교 함수의 원형

e1, e2: qsort 함수에 인자로 전달된 배열 원소를 가리키는 포인터

함수에 대한 포인터

(22)

표준 C 라이브러리의 qsort 함수(3/3)

int 배열을 오름차순으로 정렬할 때 사용될 비교 함수

qsort 함수는 구조체 배열을 정렬할 때도 사용할 수 있다.

43

콜백 함수

라이브러리에 의해서 호 출되는 사용자 프로그램 내의 함수

qsort에 의해서 호출되는 비교 함수도 일종의 콜백 함수이다.

라이브러리로 함수의 주 소를 넘겨주고, 라이브러 리는 함수에 대한 포인터 로 콜백 함수를 호출한다.

함수에 대한 포인터

(23)

qsort 함수의 사용(1/2)

45 01: /* Ex11_08.c */

03: #include <stdlib.h>

04:05: int Compare(const void *e1, const void *e2);

06: void PrintArray(const int* arr, int size);

07:08: int main( ) 09: {

10: int x[10] = {34, 50, 5, 17, 82, 66, 73, 1, 48, 29};

11:12: printf("정렬 전 : ");

13: PrintArray(x, 10);

14:15: qsort(x, 10, sizeof(int), Compare);

16:17: printf("정렬 후 : ");

18: PrintArray(x, 10);

19:20: return 0;

21: }

qsort함수 사용시 필요한 헤더

비교 함수의 선언

qsort함수의 호출

qsort 함수의 사용(2/2)

함수에 대한 포인터

22:23: int Compare(const void *e1, const void *e2) 24: {

25: int *p1 = (int*) e1;

26: int *p2 = (int*) e2;

27: return (*p1 - *p2); // 오름차순 정렬 28: //return -(*p1 - *p2); // 내림차순 정렬 29: }

int배열 정렬시 사용될 비교 함수

(24)

qsort 함수를 이용한 구조체 배열의 정렬(1/4)

47 01: /* Ex11_09.c */

03: #include <stdlib.h>

04: #include <string.h>

05:06: typedef struct student { 07: char name[20];

08: double ave;

09: } STUDENT;

10:11: int CompareByName(const void *e1, const void *e2);

12: int CompareByAve(const void *e1, const void *e2);

13: void PrintStudent(const STUDENT* std, int num);

14:15: int main( ) 16: {

17: STUDENT std[5] = { 18: {"이모모", 58.5}, 19: {"박모모", 73.9}, 20: {"김모모", 87.2}, 21: {"최모모", 96.6}, 22: {"나모모", 34.3},

23: };

qsort 함수를 이용한 구조체 배열의 정렬(2/4)

함수에 대한 포인터

24:25: printf("*** 정렬 전 ***\n");

26: PrintStudent(std, 5);

27:28: qsort(std, 5, sizeof(STUDENT), CompareByName);

29:30: printf("*** 이름 순 정렬 ***\n");

32:33: qsort(std, 5, sizeof(STUDENT), CompareByAve);

34:35: printf("*** 평균 순 정렬 ***\n");

37:38: return 0;

39: } 40:

이름 순 정렬

평균 순 정렬

(25)

qsort 함수를 이용한 구조체 배열의 정렬(3/4)

49 48: int CompareByAve(const void *e1, const void *e2)

49: {

50: STUDENT *p1 = (STUDENT *) e1;

51: STUDENT *p2 = (STUDENT *) e2;

52: double temp = p1->ave - p2->ave;

53: if( temp == 0 )

54: return 0;

55: if( temp > 0 )

56: return 1;

57: return -1;

58: }

59:60: void PrintStudent(const STUDENT* std, int num) 61: {

62: int i;

63: for( i = 0 ; i < 5 ; i++ )

64: printf("%-10s %5.1f\n", std[i].name, std[i].ave);

65: printf("\n");

66: }

평균 순 정렬에 사용될 비교 함수

qsort 함수를 이용한 구조체 배열의 정렬(4/4)

함수에 대한 포인터

(26)

정적 메모리 vs. 동적 메모리

11장. 포인터의 활용 ⁵¹

동적 메모리가 필요한 경우

배열의 크기를 미리 알 수 없을 때, 배열의 크기는 변수로 지정할 수 없다.

배열의 최대 크기를 가정해서 최대 크기만큼 배열을 할당할 수 있다.

동적 메모리를 사용하면 프로그래머가 원하는 만큼 메모리를 할당할 수 있으므로 메모리 낭비를 최소화할 수 있다.

동적 메모리의 필요성

동적 메모리

배열의 크기는 상수 로만 지정할 수 있다.

메모리 낭비 발생

(27)

동적 메모리의 할당(1/2)

malloc 함수의 원형

size : 할당할 메모리의 바이트 크기

리턴 값 : 할당된 메모리의 주소(void*형) Î 특정 포인터형 변수에 저장 – 동적 메모리를 할당할 수 없으면 NULL 리턴

malloc 함수의 사용 예

동적 메모리의 할당 및 해제

53

동적 메모리의 할당(2/2)

동적 메모리

(28)

동적 메모리의 사용

동적 메모리의 주소를 저장하는 포인터 변수는 배열의 원소를 가리키는 포인터처 럼 사용한다.

55

동적 메모리의 해제

free 함수의 원형

memblock : 해제될 메모리의 주소

free 함수는 인자로 넘겨준 포인터가 가리키는 동적 메모리를 해제한다.

동적 메모리를 해제한 다음에는 동적 메모리를 가리키던 포인터 변수에 NULL을 대입하는 것이 안전하다.

동적 메모리

(29)

동적 메모리의 이용 예(1/2)

57 01: /* Ex11_10.c */

03: #include <stdlib.h>

04:05: int main( ) 06: {

07: int size;

08: int *arr = NULL;

09: int sum = 0;

10: double average = 0.0;

11: int i;

12:13: printf("몇 개의 정수를 입력하시겠습니까? : ");

14: scanf("%d", &size);

15:16: arr = malloc(sizeof(int)*size);

17: if( arr == NULL )

18: {

19: printf("동적 메모리 할당 실패\n");

20: return -1;

21: }

메모리 관련 함수를 사용하기 위해 필요한 헤더

동적 메모리의 주소를 저장할 포인터 선언

동적 메모리의 할당

동적 메모리의 이용 예(2/2)

동적 메모리

22:23: printf("%d개의 정수를 입력하세요 : ", size);

24: for( i = 0 ; i < size ; i++ ) 25: scanf("%d", &arr[i]);

26:27: for( i = 0 ; i < size ; i++ )

28: sum += arr[i];

29:

동적 메모리의 사용

(30)

동적 메모리의 사용 과정(1/2)

먼저 동적 메모리의 주소를 저장할 포인터 변수를 선언한다.

동적 메모리를 할당할 때는 malloc 함수를 사용한다. malloc 함수의 인자로는 할 당할 메모리의 바이트 크기를 지정한다.

동적 메모리를 사용할 때는 배열의 원소를 가리키는 포인터처럼 사용한다. 즉, arr[i]처럼 인덱스를 이용한다.

59

동적 메모리의 사용 과정(2/2)

동적 메모리는 사용이 끝나면 free 함수로 해제한다. 이때 더 이상 해제된 동적 메 모리를 가리키지 않도록 포인터 변수를 NULL로 만든다.

동적 메모리

(31)

동적 메모리와 구조체 포인터 배열(1/3)

프로그램 실행 중에 구조체를 동적 메모리에 할당하고, 그 주소만 포인터 배열에 저장하고 사용할 수 있다.

직사각형에 대한 정보를 저장할 구조체 RECT의 정의

직사각형이 몇 개나 필요한지 미리 알 수 없으므로 구조체 포인터 배열 선언

동적 메모리의 활용

61

동적 메모리와 구조체 포인터 배열(2/3)

RECT 구조체는 필요할 때마다 동적 메모리에 할당하고 그 주소만 포인터 배열의 원소로 저장한다.

동적 메모리

(32)

동적 메모리와 구조체 포인터 배열(3/3)

구조체 포인터 배열을 사용하면 꼭 필요한 만큼만 구조체를 동적 메모리에 할당해 서 사용할 수 있다.

사용이 끝난 후에 배열의 원소가 가리키는 동적 메모리를 해제해야 한다.

63

동적 메모리에 할당된 구조체를 가리키는 포인터 배열(1/3)

동적 메모리

01: /* Ex11_11.c */

03: #include <stdlib.h>

04:05: typedef struct rect { 06: int x, y;

07: int width, height;

08: } RECT;

12: RECT *arr[100] = {NULL};

13: int count = 0;

14: int i;

15:

구조체 포인터 배열의 선언 RECT 구조체의 정의

(33)

동적 메모리에 할당된 구조체를 가리키는 포인터 배열(2/3)

65 20: scanf("%c", &choice);

21: fflush(stdin);

22: if( toupper(choice) == 'N' )

23: break;

24:•25: arr[count] = malloc(sizeof(RECT));

26: arr[count]->x = rand( )%400;

27: arr[count]->y = rand( )%400;

28: arr[count]->width = rand( )%100;

29: arr[count]->height = rand( )%100;

30: count++;

31: }

32: printf("%d개의 직사각형이 만들어졌습니다.\n", count);

33:34: for(i = 0 ; i < count ; i++)

35: {

36: printf("%d번째 직사각형 : (%3d,%3d) w=%3d, h=%3d\n", 37: i+1,arr[i]->x,arr[i]->y,arr[i]->width,arr[i]->height);

38: }

구조체에 대한 동적 메모리 할당

구조체 포인터 배열의 사용

동적 메모리에 할당된 구조체를 가리키는 포인터 배열(3/3)

동적 메모리

39:40: for(i = 0 ; i < count ; i++)

41: {

42: free(arr[i]);

43: arr[i] = NULL;

44: }

45:46: return 0;

동적 메모리의 해제

(34)

동적 메모리 관련 함수

동적 메모리 관련 함수

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포인터의 활용

포인터 배열 : 주소를 저장하는 배열 int *arr[3];

배열에 대한 포인터: 배열 전체를 가리키는 포인터 int (*p)[3];

함수에 대한 포인터: 함수를 가리키는 포인터 int (*pf)(int);

함수에 대한 포인터 형: 함수를 가리키는 포인터 형 typedef int (*FUNCPTR)(int);

학습정리

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동적 메모리

동적 메모리의 필요성 : 실행 중에 필요한 메모리의 크기를 결정하거나, 함수가 리턴해도 해제되지 않은 메모리가 필요할 때 동적 메모리를 사용한다.

동적 메모리의 할당 : malloc 함수를 사용한다.

int *arr = malloc(sizeof(int) * size);

동적 메모리의 사용 : 동적 메모리를 가리키는 포인터를 배열 원소를 가리키는 포 인터처럼 사용한다. 즉, 동적 메모리를 가리키는 포인터를 배열 이름인 것처럼 사 용한다.

for(i = 0 ; i < size ; i++) sum += arr[i];

동적 메모리의 해제 : free 함수를 사용한다.

free(arr);

11장. 포인터의 활용 ⁶⁹