C언어 기초 - 8-1. 포인터의 개념 연습문제

 

문제 1. 기본 포인터 선언 및 역참조

num이라는 int 변수를 선언하고 10으로 초기화한다. 그 다음 ptr이라는 int 포인터를 선언하여 num의 주소를 저장한다. ptr을 이용하여 num의 값을 20으로 변경한다. 마지막으로 num과 *ptr의 값을 각각 출력한다.

c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int num = 10;
    int* ptr = &num;
    *ptr = 20;
    printf("num의 값: %d\n", num);
    printf("*ptr의 값: %d\n", *ptr);
    return 0;
}

해설: int num = 10;은 정수형 변수 num을 선언하고 초기값 10을 할당하는 문장이다. int* ptr = #은 int형 포인터 ptr을 선언하고, &num을 통해 num 변수의 메모리 주소를 ptr에 할당하는 문장이다. 즉, ptr은 num이 저장된 메모리 공간을 가리키게 된다. *ptr = 20;은 ptr이 가리키는 메모리 위치(여기서는 num 변수의 위치)에 저장된 값을 20으로 변경하는 역참조 연산이다. 이로 인해 num 변수의 값은 10에서 20으로 변경된다. printf("%d\n", num);은 num 변수의 현재 값인 20을 출력한다. printf("%d\n", *ptr);은 ptr이 가리키는 위치의 값, 즉 num의 값인 20을 출력한다. 이는 num 변수에 직접 접근하는 것과 동일한 결과를 가져온다.

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문제 3. 포인터를 이용한 값 교환 (Swap)

a = 5, b = 10이라는 두 개의 int 변수를 선언하고 초기화한다. swap이라는 함수를 만드는데, 이 함수는 두 개의 int 포인터를 인자로 받아서, 그 포인터가 가리키는 두 변수의 값을 서로 바꿔주도록 구현한다. main 함수에서 a와 b를 선언하고, swap 함수를 호출하여 a와 b의 값을 교환한 후, main 함수에서 교환된 a와 b의 값을 출력한다.

c

#include <stdio.h>

// swap 함수 정의: 두 정수 포인터를 받아 그 값을 교환한다.
void swap(int* p, int* q)
{
    int temp = *p; // p가 가리키는 값을 임시 변수 temp에 저장한다.
    *p = *q;       // q가 가리키는 값을 p가 가리키는 곳에 저장한다.
    *q = temp;     // temp에 저장된 원래 p의 값을 q가 가리키는 곳에 저장한다.
}

int main()
{
    int a = 5; // 정수형 변수 a를 선언하고 5로 초기화한다.
    int b = 10; // 정수형 변수 b를 선언하고 10으로 초기화한다.

    printf("swap 함수 호출 전: a = %d, b = %d\n", a, b); // swap 함수 호출 전 값을 출력한다.

    // swap 함수 호출: 변수 a와 b의 주소를 인자로 전달한다.
    swap(&a, &b); // Call by Reference 방식으로, 함수 내에서 원본 변수의 값을 변경한다.

    printf("swap 함수 호출 후: a = %d, b = %d\n", a, b); // swap 함수 호출 후 변경된 값을 출력한다.
    return 0;
}

해설: void swap(int* p, int* q)는 두 개의 int형 포인터 p와 q를 인자로 받는 함수이다. 이 함수는 포인터가 가리키는 원본 변수의 값을 직접 변경하기 위해 사용된다. 이를 'Call by Reference'라고 한다. 함수 내부에서 int temp = *p;는 p가 가리키는 값(원본 a의 값)을 temp 변수에 임시로 저장한다. *p = *q;는 q가 가리키는 값(원본 b의 값)을 p가 가리키는 곳(원본 a의 위치)에 덮어쓴다. *q = temp;는 temp에 저장해 두었던 p의 원래 값을 q가 가리키는 곳(원본 b의 위치)에 덮어쓴다. 이 과정을 통해 두 변수의 값이 서로 교환된다. main 함수에서 swap(&a, &b);와 같이 & 연산자를 사용하여 변수 a와 b의 '주소'를 swap 함수에 전달하는 것이 핵심이다. 이렇게 주소를 넘겨야 함수 내부에서 포인터를 통해 원본 변수의 값에 접근하고 변경할 수 있다.

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문제 4. NULL 포인터 확인

int_ptr이라는 int 포인터를 선언하고 NULL로 초기화한다. if문을 사용하여 int_ptr이 NULL인지 아닌지 확인하고, 만약 NULL이라면 "포인터가 NULL입니다."라고 출력한다. NULL이 아니라면 "포인터가 유효합니다."라고 출력한다.

c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int* int_ptr = NULL; // int_ptr을 NULL로 초기화합니다. 할당 연산자 '='를 사용합니다.

    if (int_ptr == NULL) // int_ptr이 NULL인지 확인합니다. 비교 연산자 '=='를 사용합니다.
    {
        printf("포인터가 NULL입니다.\n");
    }
    else
    {
        printf("포인터가 유효합니다.\n");
    }
    return 0;
}

해설: int* int_ptr = NULL;은 int형 포인터 int_ptr을 선언하고 NULL 값으로 초기화하는 문장이다. 포인터 선언 시 int*는 포인터가 int형 데이터를 가리킴을 의미하고, =는 할당 연산자로 int_ptr에 NULL 값을 부여한다. NULL은 포인터가 어떠한 유효한 메모리 주소도 가리키지 않음을 명시적으로 나타내는 특별한 값이다. if (int_ptr == NULL) 조건문은 int_ptr 포인터가 NULL 값을 가지는지 여부를 판단한다. 여기서 ==는 비교 연산자이다. 포인터가 NULL인지 확인하는 것은, 포인터를 사용하기 전에 유효한 메모리 주소를 할당받았는지 검사하여 프로그램의 비정상적인 종료나 오류를 방지하는 중요한 안전 장치이다. 이 코드는 int_ptr이 NULL로 초기화되었으므로 조건문이 참이 되어 "포인터가 NULL입니다."라는 문장이 출력된다.

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문제 5. 이중 포인터 (Pointer to Pointer)

value라는 int 변수를 선언하고 100으로 초기화한다. ptr1이라는 int 포인터를 선언하여 value의 주소를 가리키게 한다. 마지막으로 ptr2라는 **이중 포인터 (int**)를 선언하여 ptr1의 주소를 가리키게 한다. ptr2를 사용하여 최종적으로 value의 값을 출력하는 코드를 작성한다.

c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int value = 100;     // 정수형 변수 value를 선언하고 100으로 초기화합니다.
    int* ptr1 = &value;  // int형 포인터 ptr1을 선언하고 value의 주소를 저장합니다.
    int** ptr2 = &ptr1;  // int형 이중 포인터 ptr2를 선언하고 ptr1의 주소를 저장합니다.

    // 이중 포인터 ptr2를 통해 value의 값에 접근합니다.
    // *ptr2는 ptr1의 값을 가져오고 (즉, value의 주소),
    // **ptr2는 그 주소가 가리키는 값 (value의 값)을 가져옵니다.
    printf("value의 값: %d\n", **ptr2);
    return 0;
}

해설: int value = 100;은 정수형 변수 value를 선언하고 100을 할당하는 문장이다. int* ptr1 = &value;는 int형 포인터 ptr1을 선언하고 value 변수의 메모리 주소를 저장한다. 이로써 ptr1은 value를 직접 가리키게 된다. ptr1의 타입은 int*이다. int** ptr2 = &ptr1;은 int형 이중 포인터 ptr2를 선언하고 ptr1 포인터 변수 자체의 메모리 주소를 저장한다. ptr1의 주소를 저장하므로 ptr2의 타입은 int*를 가리키는 int**가 되어야 한다. ptr2는 ptr1을 가리키고, ptr1은 다시 value를 가리키는 형태이다. printf("value의 값: %d\n", **ptr2);는 이중 포인터 ptr2를 사용하여 최종적으로 value의 값에 접근하여 출력한다. *ptr2는 ptr2가 가리키는 대상인 ptr1의 값(즉, value의 주소)을 의미한다. 여기에 다시 * 연산을 적용하면 ptr1이 가리키는 대상인 value의 값(100)에 접근하게 된다. 따라서 100이 출력된다.