[C/C++] 1차원 배열과 포인터, 2차원 배열과 포인터 정리

 C에 입문하면 포인터라는 장벽이 있다. 거기에 2차원 포인터 배열 들어가면 머리 속이 뒤죽박죽이다. 그래서 나의 머리를 정리하게 위해 포인터 배열을 정리해보았다.

 포인터의 산술연산을 사용하는 경우 포인터가 배열인 것 처럼 사용할 수 있고 연산도 포인터와 배열이 비슷하다. 이 두가지의 공통점과 차이점을 살펴보자

 

1차원 배열과 포인터

우선 아래 예제를 살펴보자.

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[10];

	int num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	for (int i = 0; i < num; ++i)
		arr[i] = (i + 1) * 100;

	int* ptr = arr;
    
    printf("%p %p %p\n", ptr, arr, &arr[0]); // 0x7ffdad519460 0x7ffdad519460 0x7ffdad519460 

	ptr += 2;

	printf("%p %p %p\n", ptr, arr + 2, &arr[2]); // 0x7ffdad519468 0x7ffdad519468 0x7ffdad5194608

	// Note: arr += 2 // invalid // 배열의 이름이 포인터처럼 사용될 수 있지만 포인터와 완전히 동일하지 않는다.
	
	// ()를 사용하는 경우 포인터 주소값으로 계산하여 출력한다..
	printf("%d %d %d\n", *(ptr + 1), *(arr + 3), arr[3]); // 400 400 400
	
	// Warning
	// ()를 사용하지 않으면 *변수 계산 후 연산을 진행한다.
	printf("%d %d %d\n", *ptr + 1, *arr + 3, arr[3]); // 301 103 400

	for (int i = 0, *ptr = arr; i < num; ++i)
	{
		printf("%d %d %d\n", *ptr++, arr[i], *(ptr+i)); // 100 100 200 200 300 300 ... 1000 1000
		printf("%d %d\n",  *ptr + i); // 101 102 103 ... 
	}
    
    }

 

우선 arr 배열을 초기화 하자.

// arr 배열을 초기화
    int arr[10];

	int num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	for (int i = 0; i < num; ++i)
		arr[i] = (i + 1) * 100;
   // arr[10] = {100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000}

초기화한 arr 배열을 ptr 포인터 변수에 대입한다.(포인터 변수 선언 int* ptr;)

여기서 arr 자체는 arr의 주소를 가리키기 때문에 ptr 포인터 변수에 대입이 된다.

int* ptr = arr;

그런 다음 포인터 배열의 주소와 값을 가져오는 코드를 분석해보자.

 

1차원 포인터 배열 주소를 조회하는 코드는 아래와 같다.

 printf("%p %p %p\n", ptr, arr, &arr[0]); // 0x7ffdad519460 0x7ffdad519460 0x7ffdad519460

 

역참조(dereferencing))

포인터의 값을 조회하기 위해 역참조를 해야한다. 그래서 * 연산자를 사용해 역참조를 한다.

1차원 포인터 배열 값를 조회하는 코드는 아래와 같다.

ptr+=2;
printf("%d %d %d\n", *(ptr + 1), *(arr + 3), arr[3]); // 400 400 400

포인터 주소에서 값을 가져오려면(역참조(dereferencing)) *을 사용하야 한다.

ptr +=2를 해주면 ptr 포인터 변수가 참조하고 있는 주소는 포인터 주소 크기의 2칸만큼 이동하고 *(ptr+1)까지 해주면 포인터 주소 크기의 3칸을 이동하게 되어 *(ptr + 1) == *(arr + 3) == arr[3] 된다.

 

포인터 배열 값을 조회할 때 주의해야할 점은

 *ptr + 1 과 *(ptr+1) 은 다르다는 것이다.  *ptr + 1는 포인터 주소에서 역참조한 값에 +1을 하는 것이고 (*ptr+1)은 포인터 배열의 주소 크기만큼 한 칸 이동하여 값을 역참조하여 가져온다는 점이다.

	// ()를 사용하는 경우 포인터 주소값으로 계산하여 출력한다..
	printf("%d %d %d\n", *(ptr + 1), *(arr + 3), arr[3]); // 400 400 400
	
	// ()를 사용하지 않으면 *변수 계산 후 연산을 진행한다.
	printf("%d %d %d\n", *ptr + 1, *arr + 3, arr[3]); // 301 103 400

 

주의!! 여기서 배열 이름 자체만 가지고 연산은 안된다.

arr += 2  //Error

 

1차원 배열까지는 괜찮은데 2차원 배열이 나오면 머리가 아프다. 이해해야될 부분도 있고 외워야할 부분이 있다.

 

2차원 배열과 포인터

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[2][3] = {{1,5,6}, {7,3,8}};
    
    printf("arr[0][0] 주소 가져오기\n");
    printf("arr address is %p\n", arr);     // arr address is 0x7fff789b4d80
    printf("arr address is %p\n", *arr);    // arr address is 0x7fff789b4d80
    printf("arr address is %p\n", arr[0]);  // arr address is 0x7fff789b4d80
    printf("arr address is %p\n", &arr[0]); // arr address is 0x7fff789b4d80
    printf("arr address is %p\n", &arr[0][0]);// arr address is 0x7fff789b4d80
    
    printf("arr[0][0] 값 가져오기\n");
    printf("arr value is %d\n", **arr); // arr value is 1
    printf("arr value is %d\n", arr[0][0]); // arr value is 1

    printf("arr[1][0] 주소 가져오기\n");
    printf("arr address is %p\n", arr+1);   // arr is 2 0x7fff789b4d8c
    printf("arr address is %p\n", &arr[1]); // arr is 2 0x7fff789b4d8c
    printf("arr address is %p\n", arr[1]);  // arr is 2 0x7fff789b4d8c
    printf("arr address is %p\n", &arr[0]+1);// arr is 2 0x7fff789b4d8c
    printf("arr address is %p\n", &arr[1][0]); // arr is 2 0x7fff789b4d8c
    
    printf("arr[1][0] 값 가져오기\n");
    printf("arr value is %d\n", *(*(arr+1))); // arr value is 7
    printf("arr value is %d\n", arr[1][0]);   // arr value is 7
    
    printf("arr[1][2] 값 가져오기\n");
    printf("arr value is %d\n", arr[1][2]);     // arr value is 8
    printf("arr value is %d\n", *(*(arr+1)+2)); // arr value is 8
    
    printf("arr[0][0] +1 값 가져오기\n");
    printf("arr value is 2 %d\n", **arr+1); // arr value is 2
    }

 

위 예제에서

arr == *arr == arr[0] == &arr[0] == &arr[0][0] 이다

특이한 점은 arr[0]이 arr와 같으니 &arr[0] 은 arr의 주소로 헷갈릴 수 있는데 C 언어에서 arr == &arr[0] 로 작동한다.

 

2차원 배열 포인터 주소 변수에서 역참조하여 값을 가져오는 방법은 이중 포인터를 사용할 수 있다.

**arr == arr[0][0] 이다. 

1차원 배열 포인터 주소 변수에서는 *arr = arr[0]이고 2차원 배열에서는 **arr == arr[0][0]이다.

즉, 이중포인터를 사용하여 2차원 배열처럼 활용할 수 있다.

만약 arr[1][2]를 가져오고 싶다면 *(*(arr + 1) + 2)를 사용하면 된다.

arr[i][j] == *(*(arr + i) + j) 처럼 사용해야한다.

 

여기서 주의해야할 점은 **arr + 1은 arr[0][0] + 1 로 1+1 = 2가 되는 점이다.

 

1차원 포인터 배열과 2차원 포인터 배열를 살펴보았다.

외워야할 부분도 있고 이해해야하는 부분도 있다.

잘  정리해서 C언어를 잘 사용해보자.