5.1 배열의 선언과 초기화     [doc]     [smts]

배열(array)을 설명하기 위해서 다음 표에 기록되어 있는 5명 학생의 몸무게를 데이터로 저장하는 문제로 설명을 시작하도록 하겠다.

[표 5.1.1] 다섯 명의 키 데이터

이 5명의 키 자료들을 입력하기 위해서 다음과 같이 int형 변수 5개를 각각 사용할 수 있을 것이다.

이렇게 데이터를 저장하여 관리하여도 문제가 없지만 여러 가지 이유로 비효율적이다.

이와 같이 동일한 성질의 데이터들을 하나의 이름으로 다루기 위해서 배열이라는 자료형이 있다. 배열은 같은 자료형의 데이터들을 연속적인 메모리 공간에 차례대로 저장해서 같은 변수명으로 관리할 수 있다.

 C 언어에서 배열을 선언하는 문법은 다음과 같다.

앞에서 예를 든 다섯 명의 키를 저장하는 배열을 선언하기 위해서 다음과 같이 하면 된다.

여기에서 iaHeights 는 배열의 이름(배열명)이며 배열의 요소(element)의 자료형은 int형이고 배열의 크기는 5이므로 이 배열에는 최대 다섯 개의 int형 값을 저장할 수 있는 것이다.

[표 5.1.2] iaHeights 배열의 메모리 구조

배열 변수를 선언하였다면 이제 다음과 같이 초기화할 수 있다.

여기서 '배열명[0]' 은 배열의 첫 번째 요소를 지칭한다. 대괄호 [...] 안의 숫자는 배열의 인덱스(index)라고 한다. 인덱스는 1부터가 아니라 0부터 시작하는 것에 유의해야 한다. 배열의 요소는 일반 변수와 동일하게 읽을 수 있으며 갱신할 수 있다.

 다섯 명의 키를 처리하기 위해서 다섯 개의 별개의 변수를 각각 사용하는 것보다 이렇게 배열을 이용하는 것이 훨씬 효율적인데 이는 데이터의 일관성을 유지할 뿐만 아니라 반복문을 사용하기에 용이해서 그렇다.

이제 이 다섯 명의 키를 화면에 출력하는 프로그램을 작성해 보자.

 위와 같이 배열은 선언을 먼저 하고 나중에 초기화할 수도 있지만 선언과 동시에 초기화할 수도 있다. 배열을 선언하면서 초기화하는 문법은 다음과 같다.

배열을 선언하면서 동시에 초기화를 하면 배열 크기는 생략할 수 있다. 이 경우 배열의 크기는 초기값의 개수에 따라 결정된다.

앞서 들었던 예를 이 방법으로 초기화시키면 다음과 같다.

이렇게 하면 초기값의 개수에 의해서 배열의 크기는 5로 자동으로 결정되게 된다. 만약 배열에 저장할 값들이 미리 정해져 있다면 이 방법이 훨씬 더 간단함을 알 수 있다.

선언할 때 배열의 크기를 지정했는데 주어진 초기값들이 그 크기보다 작다면 나머지 배열의 요소는 0으로 채워진다. 예를 들어

의 경우 변수 saA의 첫 번째 요소 saA[0]는 1로, 나머지 saA[1]부터 saA[99]까지는 0으로 초기화 된다.

하지만 아예 초기값을 주지 않은 경우라면, 예를 들어

와 같은 경우라면 다음 절에 설명하듯이 이 배열이 전역/정적 배열인지 지역배열인지에 따라서 동작이 달라진다.

이제 배열을 이용하며 다섯 명의 평균키를 구하는 예제를 작성하면 다음과 같다.

여기에서는 산술 평균 (다 더한 후 개수로 나눈 값)을 구해서 화면에 표시해 준다.

기본 데이터형의 선언 방식에서 데이터 형과 변수명 사이에 별표(*)가 추가되었음을 알 수 있다. 이 문자가 추가됨으로서 뒤의 변수는 ‘포인터(주소)’가 된다. 예를 들어서 int형 포인터는 다음과 같이 선언한다.

여기서 ip는 int형 포인터(주소)로 선언된 것이다. 이 포인터변수는 선언만 되어 있고 아직 초기화되지 않았다. int형 포인터의 초기화는  int형 변수의 주소를 대입한다.

ia는 일반변수이고 ip는 포인터 변수이다. 두 번째 줄에선 ip포인터가 변수 ia의 주소값으로 초기화 되었다. &ia 는 ‘변수 ia의 주소값’이다. &는 변수의 주소를 구해주는 연산자이다.

 한 줄에 여러 개의 포인터 변수를 정의하려면 다음과 같이 각각의 변수에 반드시 *를 붙여야 한다.

여기서 pa, pb, pc 는 모두 float형 포인터이다.

 포인터도 선언과 동시에 초기화를 할 수 있다.

 계속 언급하는 바와 같이 포인터가 가리키는 것은 변수의 주소이다. 만일 가리키는 변수의 값을 읽어오거나 수정할 경우에는 실행문에서 포인터형 변수 앞에 ‘*’를 붙이면 된다.

이 예에서 (1)에서는 int형 포인터 ip를 선언하고 동시에 ia의 주소로 초기화하였다. 그리고 (2)에서 ip의 주소에 저장된 (int형) 데이터를 2로 수정하였다. 그렇다면 변수 ia도 같이 변하는 효과가 있는 것이다. 이와 같이 포인터에 저장된 데이터를 수정하려면 포인터 앞에 별표(*)를 같이 써주면 된다. 즉 *ip 는 변수 a와 완전히 동일하게 사용할 수 있다.

• ip 는 &ia 와 같다.

• *ip는 ia와 같다.

 한 가지 혼동하기 쉬운 것은 포인터 선언문에서 쓰이는 별표(*)와 나중에 실행문에서  포인터에 붙여서 쓰는 별표(*)의 의미가 다르다는 것이다.

이 예제와 같이 선언/초기화하였다면 ia와 *ipa, *ipb 는 동일한 변수와 같이 사용된다. 즉 *ipa 가 변하면 ia도 변경되고 *ipb가 변경되도 마찬가지로 ia도 수정된다.

 다음 예제를 보자.

이 예는 float형 포인터 변수 fp를 이용하여 fa와 fb의 값을 각각 변경시키는 예제이다. 이와 같이 포인터는 한 번 초기화 된 이후에도 얼마든지 그 값을 바꿀 수 있다.

 포인터는 ‘메모리 주소’이고 주소도 어떤 숫자값이지만 포인터 변수에 직접 숫자 상수를 대입하여 초기화 할 수는 없다. 포인터 변수에 대입할 수 있는 값은 다음의 세 종류이다.

• NULL

• 다른 변수의 주소나 배열명, 함수명

• malloc()이나 calloc() 함수에 의해 반환되는 주소값

 첫 번째로 NULL 상수는 보통 ‘비정상적인 포인터’ 혹은 ‘아직 초기화되지 않은 포인터’임을 나타내는 상수로 내부적으로는 0으로 정의되어 있다.

포인터를 먼저 초기화 시켜놓고 추후에 정상적인 값을 대입하고자 할 때 NULL을 대입하면 된다.

 두 번째로 다른 변수의 주소를 대입시키는 경우이다. 앞에서 설명한 대로 기존 변수명에 주소연산자 ‘&’를 붙여서 구한 주소값으로 초기화 시키는 경우이다.

 마지막으로 malloc() 함수나 calloc()함수는 지정된 바이트 수의 메모리를 할당한 후 그것의 포인터(주소)를 반환하는 함수이다. 다음과 같이 포인터를 선언했다고 가정하자.

지금 이 상태로는 포인터 변수 pd에는 유효하지 않은 주소값(쓰레기 값)이 저장되어 있을 뿐 실제 double형 값을 저장할 메모리조차 할당되지 않은 상태이다.  8 byte 메모리를 할당한 후 그 메모리의 주소를 반환받기 위해서는 다음과 같이 malloc 함수를 사용하면 된다.

malloc() 함수는 stdlib.h 헤더 파일에 저장되어 있으므로 반드시 include 시켜야 한다. 하지만 보통은 sizeof 연산자와 조합해서 사용하는 것이 일반적이다.

메모리가 할당된 이후에는 실제로 값을 저장할 수 있다. 한 가지 유의할 점은 malloc()함수를 이용하여 할당된 메모리는 사용이 끝나면 (보통 함수가 종료되기 전에)  반드시 free() 함수를 이용하여 수동으로 반환하여야 한다는 점이다.