3장. 포인터, 배열, 구조체 포인터, 배열, 구조체 학습목표 기본적 데이터 타입

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1 3장. 포인터, 배열, 구조체 포인터, 배열, 구조체 학습목표 기본적 데이터 타입
기본 데이터 타입 위에서 더욱 복잡한 자료구조가 형성됨 활성화 레코드는 재귀호출의 이해하기 위해 필요 학습목표 포인터, 배열, 구조체의 기본 정의를 이해한다. 동적 메모리의 할당 및 반납, 주소 연산자 등에 대해 이해한다. 참조호출과 값 호출의 차이점을 이해한다. 함수 호출시에 배열, 구조체의 전달 메커니즘을 이해한다. 복사생성자가 필요한 근본적인 이유를 이해한다. 활성화 레코드가 필요한 이유과 그 구성요소를 이해한다. 어서트 매크로를 사용하는 방법을 익힌다.

2 포인터 포인터 변수 주소값만을 저장할 수 있는 변수 팬 핸들을 통한 변수 접근 cf. 변수명을 통한 접근 Y 8600 16 X
주소 값 변수 Y 8600 16 X 4200 12 p 49 Z 9400 48 변수 X 값: 4200 포인터 변수 값: 12

3 포인터 선언 int *p; 200 Date 204 Month 404 ? p 408 q
int Date, Month;               Date Month 변수는 정수 타입 int *p;                          p가 가리키는 것은 정수 타입 float *q;                       q가 가리키는 것은 부동소수 타입 int *p; “p가 가리키는 것은 정수 타입” “‘Something pointed by p is of type integer” 애스터리스크(Asterisk, *)는 참조의 대상을 찾아내는(Dereference, Indirection) 연산자 현재 상태에서 *p = 15; 명령은 오류. *p가 정의되어 있지 않음. 주소 값 변수 200 Date 204 Month 404 ? p 408 q

4 p=(int*)malloc(sizeof(int));
동적 변수공간 할당 동적 변수공간 할당 p = (int *) malloc(sizeof(int)); *p = 15; *p는 힙 메모리 변수, p는 스택 메모리 변수 주소 값 변수 200 Date 204 Month 404 800 p 408 q p Address 800 p=(int*)malloc(sizeof(int)); 800 ??? 800 15 ? *p=15; 800 15

5 C/C++의 동적 변수 할당 C/C++의 동적 변수 할당 C C++ 동적변수 할당
C C++ 동적변수 할당 p = (int *)malloc(sizeof(int)); p = new int; 동적변수 해제 free p; delete p;

6 p=Iint*)malloc(sizeof(int));
동적 변수공간의 반납 공간반납 *p 공간은 반납 p 공간은 그대로 유지. 값도 그대로 유지 p를 따라가는 것은 문제가 됨. p=Iint*)malloc(sizeof(int)); *p=15; free(p); 800 p ??? 15 Address 800 Year Operating System Uses It

7 동적 변수공간의 반납 널 포인터 ‘현재 아무 것도 가리키지 않고 있다’는 의미
값이 정의가 안 된(Undefined) 포인터와는 의미가 다름 free (p);               p가 가리키는 변수 공간을 반납 p = NULL;      p를 따라가지 않도록 주소 값 변수 200 Date 204 Month 200 Date 204 Month 404 800 p 408 q 404 NULL p 408 q 800 2003 Year 800 2003 Year

8 주소 연산자 주소 연산자 앰퍼샌드 (Ampersand, &) int date, month; int *p; p = &date;
‘Address of’ 변수 Date의 주소 값을 포인터 변수 p에 할당 변수에 대한 두가지 접근방법: Date = 12; 또는 *p = 12; 200 Date 204 Month 200 Date 204 Month 200 12 Date 204 Month P=&Date; *P=12 404 ? p 408 q 404 200 p 408 q 404 200 p 408 q

9 Reference, Dereference
*&date = 15; *(&date)는 ‘변수 date의 주소 값이 가리키는 것’ 변수 date의 주소 값이 가리키는 것은 변수 자체 변수를 주소 값으로 매핑(Mapping)시키는 함수가 앰퍼샌드(&) 주소 값을 그 주소가 가리키는 변수로 매핑시키는 함수가 애스터리스크(*). 역함수이므로 *&date = date와 동일한 의미 Lvalue, Rvalue *p = 15; *p는 등식의 좌변 값(Lvalue)으로 사용가능 Data = *p; *p는 등식의 우변 값(Rvalue)으로도 사용가능 주소 값 변수 Date 15 200 *(&Date) &Date

10 저네릭 포인터 Generic Pointer Ptr = (float *)malloc(sizeof(float));
포인터는 그것이 가리키는 변수의 타입에 따라 분류 가리키는 변수에 따라 읽어와야 할 데이터의 분량이 달라짐. Void *Ptr; 선언시에는 가리키는 대상을 명시하지 않음 Ptr = (float *)malloc(sizeof(float)); 타입변환 연산자에 의해 실행시 포인터의 타입을 할당 float *Ptr; 로 선언되었다면 (float *)는 없어도 된다 단, 커멘트 효과를 기대하기 위해 사용할 수는 있다.

11 Dangling Pointer int *p, *q; p = (int *) malloc(sizeof(int)); *p = 15;
free (p); p = NULL; *q = 30;

12 Garbage 반납도 접근도 할 수 없는 공간 int *p; *q; p = (int *)malloc(sizeof(int));
q = (int *)malloc(sizeof(int)); *p = 5; *q = 20; p = q;

13 상수 변수, 상수 포인터 상수변수 상수 포인터 배열 int a = 24; const int* Ptr = &a;
포인터가 항상 일정한 메모리 주소를 가리킴 int* const Ptr = new int; *Ptr = 25; int a; *Ptr = &a; (이것은 오류) 배열 배열 이름은 배열의 시작주소 값을 지님. 즉 포인터에 해당 배열은 프로그램 시작 시에 메모리 위치가 고정 따라서 배열변수는 일종의 상수  포인터에 해당

14 참조 호출, 값 호출 참조호출 값 호출 실제 파라미터, 형식 파라미터 Call by Reference
Call by Variable 원본전달 호출 값 호출 Call by Value 사본전달 호출 실제 파라미터, 형식 파라미터 CallMe(int a);가 있을 때, 호출 함수가 CallMe(n);으로 호출 호출 함수의 n = 실제 파라미터(Actual Parameter) 피호출 함수의 a = 형식 파라미터(Formal Parameter) 참조호출에서는 실제 파라미터와 형식 파라미터가 완전히 일치 값 호출에서는 실제 파라미터와 형식 파라미터가 서로 다른 변수

15 값 호출 C/C++은 기본적으로 값 호출만을 지원 void fcn(int i) { i = 5; } void main( )
{ int n = 3;   fcn(n);   printf("%d", n);

16 함수의 리턴 값 int fcn(int& a) 함수실행 결과 리턴 값 { int b = a; ... return b; }
  ...   return b; } 함수실행 결과 리턴 값 복사에 의해 전달 됨 호출함수에게 리턴 되는 것은 변수 b 가 아니고, 변수 b를 복사한 값 지역변수는 함수 실행 종료와 함께 그 수명이 끝남. 호출함수로 되돌아 온 순간에는 더 이상 존재하지 않음 따라서 지역변수를 리턴 할 수는 없음

17 참조 호출 포인터 변수의 값 호출에 의해 참조 호출 효과를 이룸 C/C++은 기본적으로 참조호출을 지원하지 않음
void fcn(int *pi) { *pi = 5; } void main( ) { int n = 3; fcn(&n); printf(“%d”,n); 포인터 변수의 값 호출에 의해 참조 호출 효과를 이룸 C/C++은 기본적으로 참조호출을 지원하지 않음

18 C++ 객체의 전달 값 호출 void fcn(bookclass b)
{ cout << b.Number;    책의 일련번호를 프린트하기 }                        C++의 cout은 C의 printf에 해당 void main( ) { bookclass MyBook;    bookclass에 속하는 MyBook 객체선언   fcn(MyBook);     } 참조호출 (실제로는 포인터 변수의 값 호출) void fcn(bookclass *b)         b는 객체의 시작주소를 가리키는 포인터 { cout << (*b).Number;        b가 가리키는 객체의 상태변수 중 Number를 프린트 { bookclass MyBook;   fcn(&MyBook);               객체 MyBook의 시작주소를 넘김 대용량 데이터: 참조호출에 의해 복사에 소요되는 시간을 줄임

19 에일리어스 앰퍼샌드(&) 왜 에일리어스를 사용하는가 void fcn(int &pi) { pi = 5; }
void main( ) { int n = 3;   fcn(n);   cout << n; 앰퍼샌드(&) Address 연산자가 아님. 에일리어스(Alias, Reference, 별명)을 의미 호출함수에서 던져준 변수 n을 ‘나로서는 일명 pi’로 부르겠다. 참조호출의 효과(본명이나 별명이나 동일한 대상) 왜 에일리어스를 사용하는가 포인터 기호 없이 간단하게 참조 호출 호출함수에서는 무심코 변수 자체를 전달 피호출 함수에서 에일리어스로 받으면 참조 호출, 그냥 받으면 값 호출

20 잘못 된 스왑 void swap (int x, int y) { int temp;
  temp = x; x = y; y = temp; } void main( ) { int a = 20;   int b = 40;   swap(a, b);   cout << a; cout << b;

21 두 가지 스왑 void swap (int *x, int *y) { int temp;
두 가지 스왑 void swap (int *x, int *y)               { int temp;   temp = *x; *x = *y; *y = temp; } void main( ) { int a = 20;   int b = 40;   swap(&a, &b);                        변수 a, b의 주소 값 전달   cout << a; cout << b; void swap (int& x, int& y)      int& x와 int &x는 동일한 기호임 {  int temp;                       temp = x; x = y; y = temp; { int a = 20;   int b = 40;   swap(a, b);                    변수 a, b를 그대로 전달   cout << a; cout << b;

22 C++의 복사 생성자 세 가지 경우 호출됨 기본 복사 생성자 함수 호출시 객체가 파라미터로 전달될 때
triangleClass T1; Call(T1); 객체를 선언하면서 막바로 다른 객체 값으로 초기화 했을 때 triangleClass T1; T1.Base = 10; T1.Height = 20; triangleClass T2 = T1; 피호출함수가 호출함수에게 객체를 리턴 값으로 전달할 때 triangleClass T1; … , return T1; 기본 복사 생성자 시스템이 자동으로 적용하는 디폴트 복사 생성자 프로그래머가 직접관리하는 사용자 복사 생성자를 사용하는 것이 좋음.

23 얕은 복사, 깊은 복사 사용자 복사 생성자: 깊은 복사(Deep Copy)
디폴트 복사 생성자: 얕은 복사(Shallow Copy)

24 복사 생성자와 할당 연산자 복사 생성자와 할당 연산자 복사 생성자 할당 연산자 triangleClass T1;
T1.Base = 10; T1.Height = 20; triangleClass T2 = T1; triangleClass T1, T2; T2 = T1;

25 배열 직접 접근 인덱스 계산에 의해 해당 요소의 위치를 바로 알 수 있음
&A[i] = &A[0] + (i - 1) * Sizeof(Element Type)

26 배열 2차원 배열: 행 우선(Row-major Order) 문자열 배열
char C = 'H'; char Name[10] = "Kwon Eun";

27 배열과 포인터 배열의 정체는 다름아닌 포인터 배열 요소를 포인터로 표현할 수 있음
포인터 산술연산(Pointer Arithmetic) A + 1 = A + 1 * Sizeof(Array Element)

28 배열과 포인터 배열 인덱스와 포인터 산술 연산 배열 인덱스 int Buffer[1024];
for (int i = 0; i < 1024; i++)     Buffer[i] = 5; 포인터 산술연산 for (int* p = Buffer; p < &Buffer[1024]; p++)     *p = 5;

29 배열의 전달 int SumUp(int A[ ], size) { int Sum = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++)        Sum += A[i];   return Sum; } void main( ) { int Total; int Score[5];   Score[0] = 98; Score[1] = 92; Score[2] = 88;   Total = SumUp(Score, 3); 배열의 전달 단순타입과 달리 값 호출로 배열요소가 복사되지는 않음 배열변수 이름, 즉 포인터 값만 값 호출로 복사되어 넘어감. 따라서 피 호출함수에서 작업을 가하면 이는 원본을 건드리는 참조호출 효과

30 배열의 전달 배열의 전달

31 포인터 산술연산 포인터 산술연산 상수 배열 int SumUp(int *A, size) { int Sum = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++)   {    Sum += *A;          ++A;   } return Sum; } 포인터 산술연산 *(A+1) = A[1], *(A+2) = A[2] 값 호출이므로 A를 변화시켜도 무방함 상수 배열 읽기를 위한 접근만 허용 int SumUp(const int A[ ], size) int SumUp(const int *A, size)

32 동적 배열 정적배열과 동적배열 void Function1(int Size)
{ int MyArray[Size];                    정적 배열 선언   ... } void Function2(int Size) { int *MyArrayPtr = new int[Size];    동적 배열 선언     delete[ ] MyArrayPtr; 정적 배열은 스택에(변수 선언에 의함) 동적배열은 힙에 (malloc, new 등 함수 실행에 의함) 정적 배열 크기는 컴파일 시에, 동적 배열 크기는 실행 중에 결정 동적 배열도 실행 중에 그 크기를 늘릴 수는 없음

33 필드, 레코드, 파일 필드, 레코드, 파일 필드 파일 정지희 여 19 011-388-3031 박하영 02-445-5059
김무성 남 정건호 레코드

34 구조체 타입선언 typedef struct { char Title[12]; int Year; int Price;
} carType; MyCar.Year = 2001; carType MyCar {"RedSportCar", 2005, 2000}; 필드 이름 값 시작 주소 Title Reds 200 port 204 Car 208 Year 2005 212 Price 1200 216

35 구조체 배열 carType CarArray[100]; CarArray[2].Year ?

36 구조체 포인터 (*p).Year와 *p.Year는 다르다. (*p).Year와 P->Year는 같다.

37 포인터에 의한 개념적 재정의 복사본을 만들지 않음 typedef struct { int *OwnerAge;
  int *CarPrice; } OwnerAndPriceType; OwnerAndPriceType P; P->OwnerAge = &Age; P->CarPrice = &Price 복사본을 만들지 않음 원본을 그대로 유지 원본을 가리키는 포인터만 재 구성 원본이 바뀌면 자동으로 내용이 바뀜

38 구조체 전달 필드 단위의 값 호출 참조호출 함수 리턴값으로서의 구조체 FunctionCall(carType ThisCar);
{ ... } main( ) { carType MyCar;   FunctionCall(MyCar); 필드 단위의 값 호출 필드가 배열이라면 배열 시작주소만 복사 참조호출 호출함수: FunctionCall(&MyCar); 피 호출함수: FunctionCall (carType *ThisCar) 함수 리턴값으로서의 구조체 함수 실행결과 구조체를 가리키는 포인터를 리턴 지역변수는 함수 실행이 끝남과 동시에 메모리 공간 소멸 소멸된 공간을 가리키는 포인터 를 호출함수에게 전달 -> 오류

39 전역변수(Global Variables)
메모리 구성 메모리 구성 High Address(높은 번지) 힙(Heap)  미사용 공간(Available) 스택(Stack)  전역변수(Global Variables) Low Address(낮은 번지) 기계코드(Machine Code)

40 메인함수 호출에 따른 활성화 레코드 int a; 전역 변수 void main( )
     { int b; char *s;       지역변수(스택)        s = malloc(10);      10 바이트짜리 동적변수(힙)        b = fcn(5);        free (s);                   } 힙 *s 미사용 공간 스택 (main 함수의 활성화 레코드) Local Variables b, s Return Address 204 Value Parameters Return Value 전역변수 a 기계코드 main( ) fcn1( ) fcn2( )

41 Fcn 호출에 따른 활성화 레코드 int fcn(int p) 파라미터(스택) { int b = 2; b = b + p;
  return (b);  } 힙 *s 미사용 공간 스택 (fcn 함수의 활성화 레코드) Local Variables b Return Address 5번 Value Parameters p: 5 Return Value 7 (main 함수의 활성화 레코드) b, s 204 전역변수 a 기계코드 main( ) fcn1( )

42 활성화 레코드 스택 함수호출 무한 루프 컨텍스트 스위칭을 수반 새로운 활성화 레코드 생성
연속적인 함수호출에 따라 활성화 레코드 스택이 생성 함수 종료시 제일 위의 활성화 레코드가 사라짐으로써 직전의 상황을 복원 무한 루프 스택 오버플로우

43 어서트 매크로 디버깅시 디버깅이 끝난 후 #include <assert.h>
float SquareRoot (float t) { assert (t >= 0); return sqrt(t); }     디버깅이 끝난 후 #define NDEBUG    float SquareRoot (float t) { assert (t >= 0);      return sqrt(t);    }

44 C/C++ 명령 비교 C/C++ 명령 비교 C C++ 동적변수 할당 p = (int *)malloc(sizeof(int));
C C++ 동적변수 할당 p = (int *)malloc(sizeof(int)); p = new int; 동적변수 해제 free p; delete p; 화면출력 명령 printf("%d\n", x); cout << x << endl;