#include <stdio.h> 
 
int main() 
{ 
    char *data = "hello world\0"; 
    int i; 
    char *cp = data; 
 
    for (i = 0;;i++) 
    { 
        if (*data == '\0') break;   // data가 가리키는 주소가 참조하는 값이 '\0'이면 루프를 빠져나온다. 
        printf("%c\n", *data);      // 참조 연산자를 이용 data가 가리키는 주소의 참조값을 출력한다. 
        *data++;                         // 증가연산자를 이용해서 포인터를 1만큼 증가시킨다. 
    } 
 
    printf("============\n"); 
    data = cp; 
    for (i = 0;;i++) 
    { 
        if (*data == '\0') break;  // 주소의 참조값이 '\0'이면 루프를 빠져나온다. 
        printf("%s\n", data);       // 포인터가 가리키는 곳의 데이터를 출력한다.  
                                                // %s는 '\0'을 만나기 전까지의 데이터를 화면에 출력한다. 
        *data++;                  
    } 
} 
 

h 
e 
l 
l 
o 
 
w 
o 
r 
l 
d 
============ 
hello world 
ello world 
llo world 
lo world 
o world 
 world 
world 
orld 
rld 
ld 
d 
 

9.2 주소 연산자

어떤 값이 저장된 곳의 주소를 얻어오기 위해서 사용하는 연산자이다. 다음과 같이 사용할 수 있다.

    char *hello = "hello world"; 
    char *data; 
    data = &hello[0]; 
    printf("%s\n", data);  // hello world 가 출력된다. 
    data = &hello[6]; 
    printf("%s\n", data);  // world가 출력된다. 
 

포인터 변수에 들어가는 것은 값이 저장된 데이터의 주소이므로, 주소연산자 &를 이용해서 얻어온 주소를 포인터 변수에 대입할 수 있게 된다.

9.3 덧셈연산

포인터는 덧셈연산이 가능하다. 왜냐하면 저장된 데이터가 주소이기 때문이다. 주소에 숫자를 더하는 방식으로 메모리의 다음위치에 있는 주소를 얻어올 수 있기 때문이다. 이러한 덧셈연산이 가능한건, 데이터를 저장할 메모리를 할당할때 연속된 공간에 할당하기 때문이다. 이를테면 주소+1 하면 다음 주소를 가리키게 된다.

    char *hello = "hello world"; 
    printf("%s\n", hello+1); 
 

마찬가지로 포인터 변수끼리 더하거나 빼는 것도 가능하다.

    char *hello = "hello world\0"; 
    char *fp = hello; 
    char *sp = hello+6; 
 
    printf("%d\n", sp-fp); 
 

메모리 상에서 sp와 fp의 거리는 6일 것이다. 그러므로 두개의 포인터를 뺀 결과로 6이 출력될 것이다. 이런 포인터 연산을 어디에 써먹을 수 있을지 감이 잡히지 않을 수 있을 것이다. 그래서 포인터 연산을 이용한 간단한 예제프로그램을 만들어 보았다. 아래의 예제 프로그램은 "::" 사이에 있는 문자만을 얻어오는 프로그램이다.

#include <stdio.h> 
 
int main() 
{ 
    char *hello = "aaa::data::bbb\0"; 
    char *org = hello; 
    char *fp; 
    char *sp; 
 
    char buf[10] = {'\0',}; 
 
    fp = strstr(hello, "::");       
    printf("%s\n",fp);          // fp는 ::data::bbb를 가리킨다. 
 
    sp = strstr(fp+2, "::");  // fp+2 는 data::bbb 이다. 
    printf("%s\n",sp);         // 그러므로 sp는 ::bbb가 된다. 
 
    memcpy(buf,fp+2,(sp - fp)-2); // fp+2는 data::bbb 이다. 
                                                    // sp - fp 는 6이다. 여기에는 "::"도 포함되어 있으므로 -2를 해준다. 
                                                    // 결국 data::bbb 에서 4만큼으 크기의 데이터를 buf에 복사한다. 
 
    printf("%s\n",buf);                  // 그러므로 data가 출력된다. 
} 
 

strstr(3) 은 주어진 문자열을 찾는 함수로, 문자열이 발견된 위치의 포인터를 리턴한다. memcpy(3)는 데이터를 정해진 크기만큼 복사하기 위해서 사용하는 함수다.

10 다차원 포인터

배열과 마찬가지로 다차원 포인터를 사용한다. 말이 다차원이고, 3차원 이상을 넘어가면 인간이 인지하기가 매우 어렵기 때문에 - 우리는 3차원 공간에 살고 있지만 3차원을 머리로 그려내는건 쉬운일이 아니다. 3차원 전략 시뮬레이션이 컨트롤하기 까다로운 이유가 여기에 있다. - 일반적으로 다차원 포인터란 2차원 포인터만을 가리킨다.

포인터는 데이터가 저장된 주소를 가리키는 데이터 타입이다. 이는 어떠한 종류의 데이터타입이라도 가리키는 포인터의 생성이 가능함을 얘기한다. int 형 포인터, float 형 포인터가 좋은 예가 되겠다. 2차원 포인터는 포인터 데이터 타입을 를 가리키는 포인터이다. 이러한 특징 때문에 포인터의 포인터라고 부르기도 한다. 2차원 포인터의 가장 단적인 얘는 라인단위 편집기를 예로 들 수 있을 것이다. 아래와 같은 문장이 있다고 가정해 보자.

Hello World!! 
My name is yundream. 
What's your name. 
Thank you. 
 

이 문장을 각각의 라인단위로 저장을 하는 프로그램을 만든다고 가정해 보자. 그렇다면 4개의 char 형 포인터가 필요할 것이다. 이제 이 4개의 char 형 포인터 데이터를 저장하기 위한 포인터변수를 만들면 될것이다. 포인터를 저장하는 포인터변수인 셈이다. 포인터의 포인터변수는 별표를 하나 더 붙이는 것으로 간단히 선언할 수 있다. 위 예의 경우 char 포인터를 저장하기 위한 포인터는 아래와 같이 선언할 수 있다.

char **data; 
 

차원이 늘어날 수록 그만큼의 별표를 붙여주면 된다. 사용할일이 거의 없겠지만, 3차원 포인터는 다음과 같다.

char ***data; 
 

그럼 2차원 포인터를 이용해서 위의 문장을 출력하는 줄단위 출력 프로그램을 만들어 보자. 포인터형 변수의 이름은 char **data로 선언한다. 선언을 했다면, 메모리 할당을 해야 할것이다. 2차원 포인터 이므로 2번의 메모리 할당이 이루어져야 한다.

1. 4개의 문자형 포인터를 저장하기 위한 공간 할당.
   
2. 각 문자데이터를 저장하기 위한 공간할당.
   
   

우선 문자형 포인터를 저장하기 위한 공간은 다음과 같이 할당할 수 있다.

char **data; 
data = malloc(sizeof(char *)*4); 
 

데이터를 저장하기 위한 공간을 할당하려면, 데이터 타입의 크기를 알고 있어야 한다. 앞서 sizeof를 이용하면 데이터 타입의 크기를 얻어올 수 있음을 언급했다. 우리가 저장하기 위한 데이터 타입은 문자형 포인터이므로 sizof(char *)를 이용해서 크기를 얻어올수 있다. 이게 4개가 필요하므로 *4를 해주면 4개의 문자형 포인터 데이터를 저장하기 위한 공간을 할당받게 된다. 포인터 데이터 타입의 크기는 4 이므로 16byte 만큼의 공간을 할당받게 된다.

이제 4개의 문자형 포인터가 사용할 공간을 할당하고, 그 주소값(포인터)를 얻어와야 할 차례다. 원칙적으로 하자면, 각 문자열의 크기만큼 다르게 할당해야 겠으나, 그렇게 하면 귀찮으니, 모든 문자열을 넣기에 충분하다고 생각되는 25byte 를 동일하게 할당해보도록 하겠다. for 루프문을 이용하면 간단하게 할당할 수 있다.

char **data 
data = malloc(sizeof(char *)*4); 
for (i = 0; i < 4; i++) 
{ 
    *data = malloc(sizeof(char) * 25); 
    *data++; 
} 
 

이렇게 해서 25 byte 만큼의 공간이 할당되었다. 만약 3차원 포인터라면 3번의 메모리 할당이 이루어져야 할것이다. 그런데 솔직히 2번의 메모리 할당이 이루어지는 2차원 포인터도 이해하기가 쉽지 않을 건데, 3차원 포인터를 이해하기란 정말 힘들 것이다. 프로그램을 만들때는 특수한 경우가 아니면 가능한 "이해하기 쉬운 코드"를 작성하는 방향으로 가야 한다는 점에서, 3차원 이상의 포인터는 고려하지 않는게 좋을 것이다. 실제로 3차원 이상의 포인터를 볼 수 있는 경우는 거의 없을 것이다. 필자 역시 3차원 포인터를 사용한 프로그램을 본 기억은 거의 없다.

메모리 상에서의 실질적인 데이터공간 할당구조는 아래 그림과 같을 것이다.

다음은 완성된 프로그램이다. 프로그램의 이름은 point2.c로 하겠다.

#include <unistd.h> 
 
int main() 
{ 
  char **data; 
  char **org; 
  int i; 
 
  data = (void *)malloc(sizeof(char *)*4);  // 4개의 포인터를 저장하기 위한 메모리 공간 확보 
  org = data;                                              // 원래 포인터의 주소를 저장하기 위한 용도. 
  for (i = 0; i < 4; i++) 
  { 
    *data = malloc(sizeof(char)*25);  // 각각의 포인터에 최대 25개의 char 데이터를 저장하기 위한 
    *data++;                                       // 공간을 확보한다. 
  } 
 
  data = org; 
  strcpy(*data,"hello world!!\0"); 
 
  *data++; 
  strcpy(*data,"My name is yundream.\0"); 
 
  *data++; 
  strcpy(*data,"What's your name.\0"); 
 
  *data++; 
  strcpy(*data,"Thank you.\0"); 
 
  data = org; 
  for (i = 0; i < 4; i++) 
  { 
    printf("%s\n", *data); 
    *data++; 
  } 
} 
 

11 할당되지 않은 포인터

그렇다면 할당되지 않은 포인터를 사용하면 어떻게 될가. 이전장에서 값이 할당되지 않은 변수는 알수없는 값이 들어있다는 것을 배웠었다. 메모리공간을 요청받은 운영체제는 메모리 공간만 할당하지, 그 메모리 공간을 0 등으로 초기화 시켜주는 일은 하지 않기 때문이다.

선언시 값을 초기화 시켜주는 고수준 언어들

Java, PHP, Perl 등의 C 보다 높은 수준의 언어들은 선언과 동시에 초기화를 시켜준다. 그러나 C는 초기화시켜주지 않는다. int a; 를 선언했으니 a에는 0이 들어있을 거라고 생각했다가는 버그를 가진 프로그램을 만들게 된다.

포인터변수도 마찬가지로, 어떤 값을 가지고 있을지 알수 없다. 다른 데이터 타입에 비해서 더욱 치명적인것은 주소값을 가지고 있다는 점이다. 알수 없는 주소값이 들어있다는 뜻인데, 이 주소값이 다른 프로세스가 사용중인 주소값일 수 있기 때문이다. 여기에 데이터를 저장하려고 시도할경우 프로그램이 죽어버리게 된다. 그러므로 포인터는 사용하기전에 메모리 공간을 할당해야 한다. 아래의 프로그램을 컴파일하고 실행시키면 비정상 종료되어 버릴 것이다.

int main() 
{ 
    char *data; 
    strcpy(data, "hello world\0"); 
} 
 

반드시 malloc() 함수등을 이용해서, 메모리를 할당받아야 된다.

12 선언시 포인터의 초기화

int a; 라는 값을 선언한다고 가정해 보자. 그냥 선언만 할 수도 있겠지만, 어떤 값이 들어가 있는지 알 수 없고, 때문에 잘못된 프로그램을 만들 수도 있다. 예를들자면 다음과 같은 경우다.

int a; 
...  
... 
if (a ==0) 
{ 
   // 이런저런 코드들 
   ... 
} 
 

a에는 알 수 없는 값이 들어가 있으므로 잘못된 결과를 출력할 것이다. 이런 실수는 그다지 많이 발생하진 않겠지만, 미연에 예방하는 차원에서 일반적으로 사용하는 값으로 초기화 시켜줄 필요가 있다. int 형이라면 0 이 될것이다.

int a =0; 
float b = 0.0F; 
 

포인터의 경우에는 NULL이라는 것을 사용한다. 이것은 할당되지 않았음을 의미하는 키워드로 다음과 같이 사용될 수 있다.

char *data = NULL; 
 

이렇게 NULL 로 초기화 할경우, 포인터를 사용할때 다음과 같이 포인터값을 검사함으로써, 좀더 robost(견고한) 프로그램을 만들 수 있게 된다.

char *data = NULL; 
if (data == NULL) 
{ 
    data = malloc(24); 
} 
strcpy(data, "hello world\0"); 
 

13 문제

1. 배열과 포인터는 메모리 구조의 유사성으로 거의 동일하게 사용할 수 있음을 배웠다. 그렇다면 point2.c 프로그램을 배열을 사용하도록 바꾸어 보도록 하자.