2010-1 학기프로그래밍입문 (1) 6 장배열, 포인터, 문자열 박종혁 Tel: 970-6702 Email: jhpark1@snut.ac.kr 0
목차 6.1 1차원배열 6.2 포인터 6.3 참조에의한호출 6.4 배열과포인터의관계 6.5 포인터연산과원소크기 6.6 함수인자로서의배열 6.7 예제 : 버블정렬 6.8 calloc() 과 malloc() 을이용한동적메모리할당 6.9 예제 : 합병과합병정렬 6.10 문자열 6.11 표준라이브러리에있는문자열조작함수 6.12 다차원배열 6.13 포인터배열 6.14 main() 함수의인자 6.15 래기드배열 6.16 인자로서의함수 6.17 예제 : 함수의근을구하기위한이분법의사용 6.18 함수포인터의배열 6.19 형한정자 const 와 volatile A Book on C, 4ed. 6-1
1 차원배열 배열 : 첨자가붙은변수를사용하고여러개의동질적값을표현할수있는자료형 예 ( 성적처리를위한변수선언 ) int grade0, grade1, grade2; int grade[3]; 1 차원배열선언 int a[size]; - lower bound = 0 - upper bound = size - 1 - size = upper bound + 1 A Book on C, 4ed. 6-2
1 차원배열 사용예 #define N 100 int a[n]; for (i = 0; i < N; ++i) sum += a[i]; A Book on C, 4ed. 6-3
배열의초기화 배열은자동, 외부, 정적기억영역클래스는될수있지만, 레지스터는될수없음 전통적인 C에서는외부와정적배열만배열초기자를사용하여초기화할수있음 ANSI C 에서는자동배열도초기화될수있음 A Book on C, 4ed. 6-4
배열의초기화 초기화예제 float f[5] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0}; - f[0] = 0.0, f[1] = 1.0,... 초기자목록이초기화되는배열원소개수보다적다면, 나머지원소들은 0으로초기화됨 int a[100] = {10} ; a[0] = 10, a[1] = 0, a[2] = 0,..., a[99] = 0 Cf) 배열초기화목록의원소개수가배열크기보다많을경우 오류로간주 int x[3] = {1, 3, 5, 7, 9} A Book on C, 4ed. 6-5
배열의초기화 외부와정적배열이명시적으로초기화되지않았다면, 시스템은디폴트로모든원소를 0 으로초기화함 A Book on C, 4ed. 6-6
배열의초기화 배열의크기가기술되어있지않고일련의값으로초 기화되도록선언되어있다면, 초기자의개수가배열의 암시적인크기가됨 int a[] = {2, 3, 5, -7}; int a[4] = {2, 3, 5, -7}; - 따라서, 위의두선언문은같은선언문임 A Book on C, 4ed. 6-7
배열의초기화 문자열에서는주의를요함 char s[] = "abc"; - 이선언문은다음과같음 char s[] = {'a', 'b', 'c', \0'}; - 즉, s 배열의크기는 3 이아니라 4 임 - 문자열을저장할때끝을표시하는널문자 ( \0 ) 를 넣어줘야함. A Book on C, 4ed. 6-8
첨자 a가배열이면, a의원소를접근할때 a[expr] 와같이씀 - 여기서, expr은정수적수식이고, - expr을 a의첨자, 또는색인이라고함 A Book on C, 4ed. 6-9
사용예 int i, a[n]; 첨자 - 여기서 N 은기호상수이고, - 하나의배열원소를참조하기위해서는첨자 i 에적당한값을할당한후 a[i] 수식을사용하면됨 - 이때, i 는 0 보다크거나같고 N -1 보다작거나같아야함 - i 가이범위를벗어나는값을갖는다면, a[i] 를접근할때실행시간오류가발생함 A Book on C, 4ed. 6-10
포인터 프로그램에서메모리를접근하고주소를다루기위해사용 주소연산자 & - v가변수라면, &v는이변수의값이저장된메모리위치, 또는주소임 포인터변수 - 값으로주소를갖는변수 -선언방법 int *p; - 즉, 변수이름앞에 * 를붙여서선언함 A Book on C, 4ed. 6-11
포인터변수 포인터의유효한값의범위 - 특정주소 0 - 주어진 C 시스템에서기계주소로해석될수있는 양의정수집합 A Book on C, 4ed. 6-12
포인터변수 올바른예제 p = 0; p = NULL; p = &i; p = (int *) 1776; /* an absolute address in memory */ 잘못된예제 p = &3; p = &(i + 99); p = &v /* register v; */ A Book on C, 4ed. 6-13
역참조연산자 * 간접지정연산자라고도함 단항연산자, 우에서좌로의결합법칙 p 가포인터라면, *p 는 p 가주소인변수의값을나타냄 A Book on C, 4ed. 6-14
int a = 1, b = 2, *p; 포인터예제 a b p 1 2? p = &a; // p 에 a 주소를배정 a b p 1 2 b = *p; /* b 에 p 가포인트하는값을배정, b = a; */ A Book on C, 4ed. 6-15
포인터예제 #include <stdio.h> int main(void){ int i = 7, *p = &i; printf("%s%d\n%s%p\n", " Value of i: ", *p, // 그주소에저장된값 " Location of i: ", p); // 주소또는위치 return 0; } 출력 Value of i: 7 Location of i: effffb24 A Book on C, 4ed. 6-16
HW # 4-1 포인터예제 선언및초기화 int i = 3, j =5, *p = &i, *q = &j, *r; double x; 수식 p == & i * * & p r = & x 7 * * p / * q + 7 * (r = & j) *= *p 등가수식 p == (& i) * (* (& p)) r = (& x) (((7 * (* p))) / (* q)) + 7 (* (r = (& j))) *= (* p) 값 1 3 /* illegal */ 11 15 ( 주의 ) 7 * * p /* q + 7??? A Book on C, 4ed. 6-17
HW # 4-2 포인터예제 선언 int *p; float *q; void *v; 올바른배정문 p = 0; p = (int *) 1; p = v = q; 잘못된배정문 p = 1; v = 1; p = q; p = (int *) q; A Book on C, 4ed. 6-18
참조에의한호출 C 는기본적으로 " 값에의한호출 " 메커니즘사용 " 참조에의한호출 " 의효과를얻기위해서는함수정의의매개변수목록에서포인터를사용해야함 예제프로그램 void swap(int *p, int *q){ int tmp; tmp = *p; *p = *q; *q = tmp; } void swap(int *, int *); int main(void){ int i = 3, j = 5; swap(&i, &j); printf("%d %d\n", i, j); /* 5 3 is printed */ return 0; } A Book on C, 4ed. 6-19
참조에의한호출 " 참조에의한호출 " 의효과를얻는방법 1. 함수매개변수를포인터형으로선언 2. 함수몸체에서역참조포인터사용 3. 함수를호출할때주소를인자로전달 A Book on C, 4ed. 6-20
배열과포인터의관계 배열이름그자체는주소또는포인터값이고, 배열과포인터에는둘다첨자를사용할수있음 포인터변수는다른주소들을값으로가질수있음 반면에배열이름은고정된주소또는포인터임 A Book on C, 4ed. 6-21
예제 int * p, * q ; int a[4] ; 배열과포인터의관계 p = a; /* p = &a[0]; */ q = a + 3; /* q = &a[3]; */ A Book on C, 4ed. 6-22
배열과포인터의관계 a 와 p 는포인터이고둘다첨자를붙일수도있음 a[i] <==> *(a + i) p[i] <==> *(p + i) 포인터변수는다른값을가질수있지만, 배열이름은안됨 p = a + i ; a = q ; /* error */ A Book on C, 4ed. 6-23
배열과포인터의관계 예제코드 ( 배열의합구하기 ) #define N 100 int * p, a[n], sum ; - Version 1 for (i = 0, sum = 0; i < N; ++i) sum += a[i] ; /* 또는 sum += *(a + i) ; */ - Version 2 for (p = a, sum = 0; p < &a[n]; ++p) sum += *p ; - Version 3 for (p = a, i = 0, sum = 0; i < N; ++i) sum += p[i] ; A Book on C, 4ed. 6-24
포인터연산과원소크기 포인터연산은 C의강력한특징중하나 변수 p를특정형에대한포인터라고하면, 수식 p + 1 은그형의다음변수를나타냄 p와 q가모두한배열의원소들을포인트하고있다면, p - q는 p와 q 사이에있는배열원소의개수를나타내는int 값을생성함 A Book on C, 4ed. 6-25
포인터연산과원소크기 포인터수식과산술수식은형태는유사하지만, 완전히다름 double a[2], *p, *q; p = a; /* points to base of array */ q = p + 1; /* equivalent to q=&a[1] */ printf("%d\n", q - p); /* 1 is printed */ printf("%d\n", (int) q - (int) p); /* 8 is printed */ A Book on C, 4ed. 6-26
함수인자로서의배열 함수정의에서배열로선언된형식매개변수는실질적으로는포인터임 함수의인자로배열이전달되면, 배열의기본주소가 " 값에의한호출 " 로전달됨 배열원소자체는복사되지않음 표기상의편리성때문에포인터를매개변수로선언할때배열의각괄호표기법을사용할수있음 A Book on C, 4ed. 6-27
함수인자로서의배열 예제코드 double sum(double a[], int n) /* n is the size a[] */ { int i; double sum = 0.0; for (i = 0; i < n; ++i) sum += a[i]; return sum; } A Book on C, 4ed. 6-28
함수인자로서의배열 함수헤드를다음과같이정의해도됨 double sum(double *a, int n) /* n is the size a[] */ {... A Book on C, 4ed. 6-29
함수인자로서의배열 다양한함수호출방법및의미 호출 sum(v, 100) sum(v, 88) sum(&v[7], k - 7) sum(v + 7, 2 * k) 계산및리턴되는값 v[0] + v[1] +... + v[99] v[0] + v[1] +... + v[87] v[7] + v[8] +... + v[k - 1] v[7] + v[8] +... + v[2 * k + 6] A Book on C, 4ed. 6-30
stdlib.h 에정의되어있음 calloc() 과 malloc() - calloc : contiguous allocation - malloc : memory allocation 프로그래머는 calloc() 과 malloc() 을사용하여배열, 구조체, 공용체를위한공간을동적으로생성함 A Book on C, 4ed. 6-31
calloc() 과 malloc() 각원소의크기가el_size인n 개의원소를할당하는방법 calloc(n, el_size); malloc(n * el_size); - calloc() 은모든원소를 0 으로초기화하는반면 malloc() 은하지않음 할당받은것을반환하기위해서는 free() 를사용 A Book on C, 4ed. 6-32
calloc() 과 malloc() 예제코드 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void){ int *a; /* to be used as an array */ int n ; /* the size of the array */... /* get n from somewhere, perhaps interactively from the user */ a = calloc(n, sizeof(int)); /* get space for a */... free(a);... } A Book on C, 4ed. 6-33
문자열 문자열 - char 형의 1차원배열 - 문자열은끝의기호인 \0, 또는널문자로끝남 - 널문자 : 모든비트가 0인바이트 ; 십진값 0 - 문자열의크기는 \0까지포함한크기 A Book on C, 4ed. 6-34
문자열 문자열상수 - 큰따옴표안에기술됨 - 문자열예 : "abc" -마지막원소가널문자이고크기가 4인문자배열 주의 - "a" 와 'a' 는다름 -배열"a" 는두원소를가짐 - 첫번째원소는 'a', 두번째원소는 '\0' A Book on C, 4ed. 6-35
문자열 컴파일러는문자열상수를배열이름과같이포인터로취급 char *p = "abc"; printf("%s %s\n", p, p + 1); /* abc bc is printed */ - 변수 p 에는문자배열 "abc" 의기본주소가배정 - char 형의포인터를문자열형식으로출력하면, 그포인터가포인트하는문자부터시작하여 \0 이나 올때까지문자들이연속해서출력됨 A Book on C, 4ed. 6-36
문자열 "abc" 와같은문자열상수는포인터로취급되기때문에 "abc"[1] 또는 *("abc" + 2) 와같은수식을사용할수있음 A Book on C, 4ed. 6-37
배열과포인터의차이 char *p = "abcde"; char s[ ] = "abcde"; 문자열 // char s[ ] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', '\0'}; p s a b c d e \0 a b c d e \0 A Book on C, 4ed. 6-38
문자열 예제코드 #include <ctype.h> int word_cnt(const char *s){ int cnt = 0; while (*s!= \0') { while (isspace(*s)) // skip white space ++s; if (*s!= \0') { // found a word ++cnt; while (!isspace(*s) && *s!= \0') // skip the word ++s; } } return cnt; } A Book on C, 4ed. 6-39
문자열조작함수 char *strcat(char *s1, const char *s2); - 두문자열 s1,s2 를결합하고, 결과는 s1 에저장 int strcmp(const char *s1, const char *s2); - s1 과 s2 를사전적순서로비교하여, s1 이작으면음수, 크면양수, 같으면 0 을리턴 char *strcpy(char *s1, const char *s2); - s2 의문자를 \0 이나올때까지 s1 에복사 size_t strlen(const char *s); - \0 을뺀문자의개수를리턴 A Book on C, 4ed. 6-40
문자열조작함수 strlen() size_t strlen(const char *s){ size_t n; for (n = 0; *s!= '\0'; ++s) ++n; return n; } A Book on C, 4ed. 6-41
문자열조작함수 strcpy() char *strcpy(char *s1, register const char *s2) { } register char *p = s1; while (*p++ = *s2++) ; return s1; A Book on C, 4ed. 6-42
문자열조작함수 선언및초기화 char s1[ ] = "beautiful big sky country", s2[ ] = "how now brown cow"; 수식 strlen(s1) strlen(s2 + 8) strcmp(s1, s2) 문장 printf("%s", s1+10); strcpy(s1 + 10, s2 + 8); strcat(s1, "s!"); printf("%s", s1); 값 25 9 음의정수 출력되는값 big sky country beautiful brown cows! A Book on C, 4ed. 6-43
다차원배열 C 언어는배열의배열을포함한어떠한형의배열도허용함 2 차원배열은두개의각괄호로만듬 이개념은더높은차원의배열을만들때에도반복적으로적용됨 배열선언의예 설명 int int int a[100]; b[2][7]; c[5][3][2]; 1차원배열 2차원배열 3차원배열 A Book on C, 4ed. 6-44
2 차원배열 2차원배열은행과열을갖는직사각형의원소의집합으로생각하는것이편리함 - 사실원소들은하나씩연속적으로저장됨 선언 int a[3][5]; 1 열 2 열 3 열 4 열 5 열 1 행 a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] a[0][4] 2 행 a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[1][4] 3 행 a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[2][3] a[2][4] A Book on C, 4ed. 6-45
a[i][j] 와같은표현들 - *(a[i] + j) - (*(a + i)) [j] - *((*(a + i)) + j) 2 차원배열 - *(&a[0][0] + 5 * i + j) A Book on C, 4ed. 6-46
기억장소사상함수 배열에서포인터값과배열첨자사이의사상 예 int a[3][5]; - 배열 a 의 a[i][j] 에대한기억장소사상함수 : *(&a[0][0] + 5 * i + j) A Book on C, 4ed. 6-47
형식매개변수선언 함수정의에서형식매개변수가다차원배열일때, 첫 번째크기를제외한다른모든크기를명시해야함 - 기억장소사상함수를위해 A Book on C, 4ed. 6-48
형식매개변수선언 예 (int a[3][5]; 으로선언되어있을때 ) int sum(int a[][5]){ /* int sum(int a[3][5]) } int i, j, sum=0; for (i = 0; i < 3; ++i) for (j = 0; j < 5; ++j) return sum; sum += a[i][j]; or int sum(int (*a)[5]) */ A Book on C, 4ed. 6-49
3 차원배열선언예 int a[7][9][2]; 3 차원배열 - a[i][j][k] 를위한기억장소사상함수 : *(&a[0][0][0] + 9 * 2 * i + 2 * j + k) 함수정의헤더에서다음은다같음 int sum(int a[][9][12]) int sum(int a[7][9][12]) int sum(int (*a)[9][12]) A Book on C, 4ed. 6-50
다차원배열초기화방법 초기화 int a[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; int a[ ][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; - 내부중괄호가없으면, 배열은 a[0][0], a[0][1],..., a[1][2] 순으로초기화되고, 인덱싱은행우선임 - 배열의원소수보다더적은수의초기화값이있다면, 남는원소는 0으로초기화됨 - 첫번째각괄호가공백이면, 컴파일러는내부중괄호쌍의수를그것의크기로함 - 첫번째크기를제외한모든크기는명시해야함 A Book on C, 4ed. 6-51
초기화예 int a[2][2][3]={ }; 초기화 {{1, 1, 0}, {2, 0, 0}}, {{3, 0, 0}, {4, 4, 0}} - 이것은다음과같음 int a[][2][3]={{{1, 1}, {2}}, {{3}, {4, 4}}}; - 모든배열원소를 0 으로초기화하기 int a[2][2][3] = {0}; /* all element initialized to zero */ A Book on C, 4ed. 6-52
typedef 사용예 #define N 3 typedef double scalar; typedef scalar vector[n]; typedef scalar matrix[n][n]; /* typedef vector matrix[n]; */ 의미있는이름을사용하는형이름을정의하여가독성을높임 A Book on C, 4ed. 6-53
포인터배열 배열의원소의형은포인터형을포함하여임의의형이 될수있음 포인터배열은문자열을다룰때많이사용됨 A Book on C, 4ed. 6-54
main() 함수의인자 main() 은운영체제와의통신을위해 argc 와 argv 라는인자를사용함 예제코드 void main(int argc, char *argv[]) { int i; printf("argc = %d\n", argc); for (i = 0; i < argc; ++i) printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]); } - argc : 명령어라인인자의개수를가짐 - argv : 명령어라인을구성하는문자열들을가짐 A Book on C, 4ed. 6-55
main() 함수의인자 앞의프로그램을컴파일하여 my_echo 로한후, 다음명령으로실행 : $ my_echo a is for apple 출력 : argc = 5 argv[0] = my_echo argv[1] = a argv[2] = is argv[3] = for argv[4] = apple A Book on C, 4ed. 6-56
예제코드 #include <stdio.h> int main(void){ } 출력 래기드배열 char a[2][15] = {"abc:", "a is for apple"}; char *p[2] = {"abc:", "a is for apple"}; printf("%c%c%c %s %s\n", a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[0], a[1]); printf("%c%c%c %s %s\n", p[0][0], p[0][1], p[0][2], p[0], p[1]); return 0; abc abc: a is for apple abc abc: a is for apple A Book on C, 4ed. 6-57
래기드배열 식별자 a - 2 차원배열 - 30 개의 char 형을위한공간이할당 - 즉, a[0] 과 a[1] 은 15 개 char 의배열 - 배열 a[0] 은다음으로초기화됨 : {'a', 'b', 'c', ':', '\0'} - 5 개의원소만명시되어있기때문에, 나머지는 0( 널문자 ) 으로초기화됨 - 이프로그램에서배열의모든원소가사용되지는않지만, 모든원소를위한공간이할당됨 - 컴파일러는 a[i][j] 의접근을위해기억장소사상함수를사용 - 즉, 각원소를접근하기위해서는한번의곱셈과한번의덧셈이필요함 A Book on C, 4ed. 6-58
래기드배열 식별자 p - char 포인터의 1 차원배열 - 이선언으로두포인터를위한공간이할당 - p[0] 원소는 "abc :" 를포인트하도록초기화되고, 이문자열은 5 개의 char 를위한공간을필요로함 - p[1] 원소는 "a is..." 를포인트하도록초기화되고, 이문자열은 15 개의 char 를위한공간을필요로함 - 즉, p 는 a 보다더적은공간을사용 - p[i][j] 접근을위해기억장소사상함수사용하지않음 (p 를사용하는것이 a 를사용하는것보다빠름 ) - a[0][14] 는유효한수식이지만, p[0][14] 는그렇지않음 - p[0] 과 p[1] 은상수문자열을포인트함 - 변경할수없음 A Book on C, 4ed. 6-59
래기드배열 래기드배열 : 배열의원소인포인터가다양한크기의배열을포인트하는것 앞의프로그램에서 p의행들은다른길이를갖기때문에, p를래기드배열이라고할수있음 P 0 a b c \0 1 a i s f o r a p p l e \0 A Book on C, 4ed. 6-60
인자로서의함수 함수의포인터는인자로서전달될수있고, 배열에서도사용되며, 함수로부터리턴될수도있음 예제코드 double sum_square(double f(double x), int m, int n) { } int k; double sum = 0.0; for (k = m; k <= n; ++k) sum += f(k) * f(k); return sum; A Book on C, 4ed. 6-61
인자로서의함수 앞의코드에서식별자 x는사람을위한것으로, 컴파일러는무시함 -즉, 다음과같이해도됨 double sum_square(double f(double), int m, int n) {.... A Book on C, 4ed. 6-62
인자로서의함수 포인터 f 를함수처럼취급할수도있고, 또는포인터 f 를명시적으로역참조할수도있음 - 즉, 다음두문장은같음 : sum += f(k) * f(k); sum += (*f)(k) * (*f)(k); A Book on C, 4ed. 6-63
(*f)(k) 인자로서의함수 - f 함수에대한포인터 -*f 함수그자체 - (*f)(k) 함수호출 A Book on C, 4ed. 6-64
const const는선언에서기억영역클래스뒤와형앞에옴 사용예 static const int k = 3; - 이것은 "k는기억영역클래스 static인상수 int이다 " 라고읽음 const 변수는초기화될수는있지만, 그후에배정되거나, 증가, 감소, 또는수정될수없음 변수가 const로한정된다해도, 다른선언에서배열의크기를명시하는데는사용될수없음 A Book on C, 4ed. 6-65
예 1 const int n = 3; int v[n]; const /* any C compiler should complain */ A Book on C, 4ed. 6-66
예 2 const const int a = 7; int *p = &a; /* the compiler will complain */ - p 는 int 를포인트하는보통의포인터이기때문에, 나중에 ++*p 와같은수식을사용하여 a 에저장되 어있는값을변경할수있음 A Book on C, 4ed. 6-67
예 3 const int a = 7; const int *p = &a; const - 여기서 p 자체는상수가아님 - p 에다른주소를배정할수있지만, *p 에값을배 정할수는없음 A Book on C, 4ed. 6-68
const 예 4 int a; int * const p = &a; -p는int에대한상수포인터임 - 따라서, p에값을배정할수는없지만, *p에는가능함 A Book on C, 4ed. 6-69
const 예 5 const int a = 7; const int *const p = &a; - p 는상수 int 를포인트하는상수포인터임 - 이제 p 와 *p 모두는배정될수없고, 증가나감소 도안됨 A Book on C, 4ed. 6-70
volatile volatile 객체는하드웨어에의하여어떤방법으로수정될수있음 extern const volatile int real_time_clock; - 한정자 volatile은하드웨어에의해영향을받는객체임을나타냄 - 또한 const도한정자이므로, 이객체는프로그램에서증가, 감소, 또는배정될수없음 - 즉, 하드웨어는변경할수있지만, 코드로는변경할수없음 A Book on C, 4ed. 6-71