[C] 포인터란 무엇인가?

포인터란 무엇인가?

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포인터는 번지에 대한 기호화된 표현을 의미합니다.

즉, 포인터는 번지입니다.

이해가 잘 안될 수 있으므로,

int mozi; 라는 변수를 정의합니다. 시스템은 정의를 만나는 순간 mozi 변수에 대해 4 byte 의 메모리를 할당해줍니다.

시스템이 할당해준 4 byte 는 다른 프로세스들이 할당받지 못하며, 각 byte 는 모두 이름을 가지는데 이를 번지라고 합니다.

그림으로 표현하면 다음과 같습니다.

결국 포인터라는 것은 메모리의 위치를 표현한 기호를 의미합니다.

포인터 변수

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포인터는 메모리의 특정 위치를 가리킨다고 했습니다.

그렇다면 포인터 변수는 무엇을 의미할까요?

포인터 변수는 포인터를 저장할 수 있는 변수를 말합니다.

이 말은, 메모리의 특정 위치를 저장한다는 말과도 동일합니다.

즉, 포인터 변수에는 상수 값이나 문자, 문자열이 들어가는 것이 아니라 번지가 들어가는 것 입니다.

포인터 변수는 번지 이외에는 어떤 것도 들어갈 수 없다는 것을 꼭 기억해주세요.

포인터 변수 정의

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포인터 변수를 정의하는 방법입니다.

int *mozi;

mozi 라는 변수에 * 를 붙였습니다.

포인터 변수를 정의하는 방법은 위처럼 매우 간단합니다.

이것을 해석하면 "mozi 는 정수가 저장된 곳의 위치를 카리킬 수 있다" 라는 말입니다.

그러므로 다음과 같은 식은 성립할 수 없게됩니다.

mozi = 5;
mozi = 'a';

포인터 변수를 정의했으므로 시스템은 mozi 에 대해서 아래와 같이 할당을 해줍니다.

그렇다면 아래의 소스에서 각각의 값들은 어떻게 출력이 될까?

main()
{
    int *mozi;
    printf("%p\n", mozi);
    printf("%p\n", &mozi);
}

첫 번째 printf 의 경우, mozi 에 저장된 값을 출력하라는 의미입니다.

mozi 에 저장된 값은 현재 초기화가 되어있지 않은 상태이므로 쓰레기 값이 들어가 있으며, 매번 실행할 때마다 값이 바뀝니다.

값이 바뀐다고 해서 그 값이 의미가 있는게 아닙니다.

두 번째 printf 의 경우, mozi 에 할당된 첫 번째 메모리의 주소를 출력하라는 의미입니다.

& * 연산자

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포인터 변수를 정의했으므로 포인터 변수에 값을 할당해봅니다.

위에서 말한것처럼 포인터 변수에는 번지 이외에는 어떤 값도 들어갈 수 없습니다.

그렇다면 포인터 변수에 번지를 저장하기 위해서는 어떻게 해야할까?

포인터 변수에 번지를 저장하기 위해서 마련된 것이 & 연산자 입니다.

int mozi;
&mozi;

mozi 는 4 바이트의 정수를 저장할 수 있는 변수입니다.

& 연산자에 의해서 &mozi 는 mozi 가 저장된 곳의 위치를 뜻하게 됩니다.

main()
{
    int mozi = 5;
    printf("mozi %d\n", mozi);
    printf("&mozi %010x\n", &mozi);
}

mozi 5
&mozi 0x8047d24

위의 소스는 mozi 정수형 변수에는 5라는 값과 5 가 저장된 곳의 메모리 번지는 0x8047d24 라는 것을 알 수 있습니다.

* 연산자는 & 의 반대의 뜻이 됩니다.

즉, 포인터 변수에 저장된 선두 번지를 참조하여 해당하는 장소에 저장된 값을 읽어옵니다.

포인터 변수에 번지 할당

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main()
{
    int mozi = 5;
    int *tistory;                         // 좌측 그림

    tistory = &mozi;                      // 우측 그림 구조로 변경되는 순간
    printf("*tistory %d\n", *tistory);
}

mozi 4 byte 정수형 변수 메모리 어딘가에 할당하고 그곳에 5 라는 값을 저장합니다.

5 라는 값이 저장된 곳의 위치를 tistory 에 저장합니다.

마지막으로 * 연산자를 이용하여 tistory 가 가리키고 있는 곳의 값을 출력합니다.

Segmentation Fault

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포인트를 사용하다보면 Segmentation Fault 라는 오류를 발생하는 경우를 많이 경험해볼듯 합니다.

이 에러는 해당 번지를 시스템에서 이미 사용하고 있는 경우, 수행이 되려고 하는 프로그램을 중단하며 중단할 때 발생되는 에러입니다.

main()
{
    int *mozi;
    *mozi = 5;
}

위 소스의 의미는 mozi 가 가르키는 곳에 5라는 값을 할당하겠다 라는 의미입니다.

중요한 점이 있습니다. mozi 가 가르키는 곳이 명확하게 정의되어 있어야 한다는 겁니다.

이 소스는 운이 좋다면 Segmentation Fault, 운이 나쁘다면 해당 에러가 발생하지 않을 수 있습니다.

왜 에러가 발생하는데 운이 좋다고 하는걸까?

mozi 는 번지를 저장할 수 있는 변수입니다.

현재 이 번지는 사용자가 초기화 해 준 것이 아니라 변수를 생성할 때 자동으로 들어간 알 수 없는 즉, 쓰레기 값이 들어있는 것 입니다.

만약 쓰레기 값의 번지가 다른 프로그램에 의해 이미 사용되고 있는 상태면 어떻게 될까요?

같은 장소의 메모리를 사용하려고 하다보니 충돌나는 프로그램은 엉망이 되고, 시스템 장애로 발생되게 됩니다.

당연히 시스템은 이 행위를 막으려고 할 것이고 이 때 발생되는 에러메세지가 Segmentation Fault 입니다.

이 에러가 발생하는 경우, "이 프로그램이 다른 프로그램의 메모리 영역을 침범하는구나" 라고 생각하시면 됩니다.

그러므로 이 치명적인 에러를 조기에 발견했다는 점에서 운이 좋다고 하는거였습니다.

위의 소스를 고치려면 어떻게 할까?

mozi 의 변수를 초기화 해준 뒤, 사용합니다.

main()
{
    int tistory;
    int *mozi;

    mozi = &tistory;
    *mozi = 5;
}

항상 기억합시다.

포인터 변수는 번지를 초기화(할당) 해주어야 합니다.