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8. 포인터 소개

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1. 포인터란?

포인터는 C 언어의 가장 강력하면서도 어려운 개념입니다. 포인터를 이해하면 메모리를 직접 제어할 수 있습니다.

메모리 주소의 이해

변수를 선언하면 메모리 공간이 할당되고, 각 메모리 공간에는 주소(Address)가 있습니다.

int num = 100;

이 변수는 메모리 어딘가에 저장되며, 그 위치를 나타내는 주소값이 있습니다.

메모리 구조 예시:

주소          값
0x0012FF44   ...
0x0012FF48   100  ← num이 저장된 위치
0x0012FF4C   ...
포인터 = 메모리 주소를 저장하는 변수
포인터는 다른 변수의 메모리 주소를 값으로 가지는 특별한 변수입니다.

포인터가 필요한 이유

  1. 동적 메모리 할당: 프로그램 실행 중 필요한 만큼 메모리를 할당
  2. 함수에서 값 변경: 함수에서 원본 변수를 직접 수정
  3. 효율적인 데이터 전달: 큰 데이터를 복사하지 않고 주소만 전달
  4. 배열과 문자열 처리: 배열을 효율적으로 다룸
  5. 하드웨어 제어: 임베디드 시스템에서 메모리 직접 접근
💡 실생활 비유
포인터는 '주소록'과 같습니다. 친구의 집에 가려면 주소를 알아야 하듯이, 변수에 접근하려면 메모리 주소를 알아야 합니다.

2. 포인터 변수의 선언

포인터 변수는 메모리 주소를 저장하기 위한 특별한 변수입니다.

포인터 변수 선언 방법

자료형 *포인터이름;

예시:

int *ptr;      // int형 데이터를 가리키는 포인터
double *dptr;  // double형 데이터를 가리키는 포인터
char *cptr;    // char형 데이터를 가리키는 포인터
⚠️ 주의
• 포인터 변수 선언 시 * 기호를 붙입니다
• 자료형은 포인터가 가리킬 데이터의 타입을 의미
• 포인터 자체의 크기는 시스템에 따라 다름 (32비트: 4바이트, 64비트: 8바이트)

포인터 선언 스타일

C 언어에서는 여러 스타일로 포인터를 선언할 수 있습니다:

int *ptr1;   // 일반적인 방법 (권장)
int* ptr2;   // 자료형 강조
int * ptr3;  // 중간 공백

모두 동일하지만, int *ptr 스타일이 가장 많이 사용됩니다.

여러 포인터 선언 시 주의:

int *ptr1, *ptr2;  // ptr1, ptr2 모두 포인터 (정확)
int* ptr1, ptr2;   // ptr1만 포인터, ptr2는 일반 변수 (혼동 주의!)

실습 1

#include <stdio.h>

int main() {
    int *iptr;
    double *dptr;
    char *cptr;

    printf("int 포인터 크기: %d바이트\n", sizeof(iptr));
    printf("double 포인터 크기: %d바이트\n", sizeof(dptr));
    printf("char 포인터 크기: %d바이트\n", sizeof(cptr));

    return 0;
}
실행 결과 보기 (64비트 시스템 예시) 
int 포인터 크기: 8바이트
double 포인터 크기: 8바이트
char 포인터 크기: 8바이트

모든 포인터의 크기가 동일합니다. 포인터는 주소를 저장하므로, 가리키는 자료형과 관계없이 크기가 같습니다.

3. 주소 연산자 (&)

주소 연산자 &는 변수의 메모리 주소를 알아내는 연산자입니다.

& 연산자의 사용

int num = 10;
printf("num의 주소: %p\n", &num);  // %p: 주소 출력 형식

포인터 변수 초기화

포인터 변수에 주소를 저장하려면 & 연산자를 사용합니다.

int num = 10;
int *ptr;

ptr = &num;  // num의 주소를 ptr에 저장

메모리 구조:

변수   주소          값
num    0x0012FF48   10
ptr    0x0012FF44   0x0012FF48  (num의 주소)
포인터 초기화 규칙
• 포인터는 반드시 같은 자료형의 변수 주소를 저장해야 합니다
• int *ptr = # ← num은 int형이어야 함
• 자료형이 다르면 경고 또는 오류 발생

실습 2

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 100;
    double value = 3.14;
    char ch = 'A';

    printf("=== 변수의 값 ===\n");
    printf("num = %d\n", num);
    printf("value = %.2f\n", value);
    printf("ch = %c\n", ch);

    printf("\n=== 변수의 주소 ===\n");
    printf("num의 주소: %p\n", &num);
    printf("value의 주소: %p\n", &value);
    printf("ch의 주소: %p\n", &ch);

    return 0;
}
실행 결과 보기 (예시) 
=== 변수의 값 ===
num = 100
value = 3.14
ch = A

=== 변수의 주소 ===
num의 주소: 0000006DFFDFF754
value의 주소: 0000006DFFDFF748
ch의 주소: 0000006DFFDFF747

주소값은 실행할 때마다 달라질 수 있습니다.

& 연산자 사용 시 주의사항

가능:

int num = 10;
int *ptr = &num;  // OK

불가능:

int *ptr = &100;      // 에러! 상수는 주소가 없음
int *ptr = &(num+5);  // 에러! 수식은 주소가 없음

4. 간접 참조 연산자 (*)

간접 참조 연산자 *는 포인터가 가리키는 메모리의 값을 읽거나 쓸 때 사용합니다.

* 연산자의 역할

int num = 10;
int *ptr = &num;

printf("%d\n", *ptr);  // 10 출력 (num의 값)

*ptr은 “ptr이 가리키는 곳의 값”을 의미합니다.

포인터로 값 읽기

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 100;
    int *ptr = &num;

    printf("num의 값: %d\n", num);
    printf("*ptr의 값: %d\n", *ptr);  // num과 동일

    printf("num의 주소: %p\n", &num);
    printf("ptr의 값: %p\n", ptr);    // &num과 동일

    return 0;
}
실행 결과 보기 
num의 값: 100
*ptr의 값: 100
num의 주소: 0000006DFFDFF754
ptr의 값: 0000006DFFDFF754

포인터로 값 변경하기

포인터를 통해 원본 변수의 값을 직접 수정할 수 있습니다!

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    int *ptr = &num;

    printf("변경 전 num: %d\n", num);

    *ptr = 20;  // 포인터를 통해 num의 값 변경

    printf("변경 후 num: %d\n", num);
    printf("변경 후 *ptr: %d\n", *ptr);

    return 0;
}
실행 결과 보기 
변경 전 num: 10
변경 후 num: 20
변경 후 *ptr: 20
💡 핵심 개념
• ptr = num의 주소
• *ptr = num의 값
• *ptr = 20 ⇒ num의 값이 20으로 변경됨

실습 3

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 5;
    int *ptr = &a;

    printf("초기값 a: %d\n", a);

    (*ptr)++;  // a를 1 증가
    printf("1증가 후 a: %d\n", a);

    *ptr = *ptr * 2;  // a를 2배로
    printf("2배 후 a: %d\n", a);

    return 0;
}
실행 결과 보기 
초기값 a: 5
1증가 후 a: 6
2배 후 a: 12

5. 포인터의 활용

두 변수 값 교환하기

포인터를 사용하면 두 변수의 값을 효율적으로 교환할 수 있습니다.

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    int *pa = &a;
    int *pb = &b;
    int temp;

    printf("교환 전: a=%d, b=%d\n", a, b);

    // 포인터를 이용한 값 교환
    temp = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = temp;

    printf("교환 후: a=%d, b=%d\n", a, b);

    return 0;
}
실행 결과 보기 
교환 전: a=10, b=20
교환 후: a=20, b=10

포인터 연산

포인터는 여러 연산자와 함께 사용할 수 있습니다.

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 100;
    int *ptr = &num;

    printf("원래 값: %d\n", *ptr);

    *ptr += 50;
    printf("50 더한 후: %d\n", *ptr);

    *ptr -= 30;
    printf("30 뺀 후: %d\n", *ptr);

    *ptr *= 2;
    printf("2배 후: %d\n", *ptr);

    return 0;
}
실행 결과 보기 
원래 값: 100
50 더한 후: 150
30 뺀 후: 120
2배 후: 240

6. 종합 실습

문제 1 - 포인터 크기 (기초)

문제 1

64비트 시스템에서 char *ptr의 크기는 몇 바이트입니까?

포인터

문제 2 - 주소 연산자 (기초)

문제 2

다음 코드의 실행 결과로 올바른 것은?

포인터 
#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 50;
    int *ptr = #

    printf("%d", *ptr);

    return 0;
}

문제 3 - 간접 참조 연산자 (중급)

문제 3

다음 코드의 실행 결과는?

포인터 
#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int *ptr = &a;

    *ptr = 30;
    a += 5;

    printf("%d", *ptr);

    return 0;
}

문제 4 - 포인터 연산 (중급)

문제 4

다음 코드의 실행 결과는?

포인터 
#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 100;
    int *ptr = #

    (*ptr)++;
    (*ptr) *= 2;

    printf("%d", num);

    return 0;
}

문제 5 - 두 변수 교환 (중급)

문제 5

다음 코드 실행 후 a와 b의 값은? (형식: a, b)

포인터 
#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 7, b = 3;
    int *pa = &a, *pb = &b;
    int temp;

    temp = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = temp;

    printf("%d, %d", a, b);

    return 0;
}

문제 6 - 포인터와 자료형 (고급)

문제 6

다음 중 올바르지 않은 포인터 사용은?

int num = 10;
double value = 3.14;

// A
int *ptr1 = &num;

// B
double *ptr2 = &value;

// C
int *ptr3 = &value;

// D
double *ptr4 = &num;
포인터

핵심 요약

1. 포인터 기본
• 메모리 주소를 저장하는 변수
• 선언: 자료형 *포인터이름;
• 포인터 크기는 시스템에 따라 결정

2. 주소 연산자 (&)
• 변수의 메모리 주소를 반환
• ptr = #
• 출력 형식: %p

3. 간접 참조 연산자 (*)
• 포인터가 가리키는 값을 읽거나 쓰기
• *ptr = ptr이 가리키는 곳의 값
• *ptr = 20;으로 값 변경 가능

4. 포인터와 변수
• ptr = 주소
• *ptr = 값
• &변수 = 변수의 주소

5. 자료형 일치
• 포인터 자료형 = 가리키는 변수 자료형
• int *ptr = &int변수; (O)
• int *ptr = &double변수; (X)
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