꿈 꾸는 누렁이

복사 생성자

l  초기화 스타일

다음은 초기화를 나타내는 예제이다.

위와 같이 11번 라인처럼 항상 대입 연산자를 통하여 초기화 해왔으나, 12번 라인과 같이 새로운 C++ 스타일로 초기화가 가능하다. 그리고 두 결과는 값이 대입되었다는 점에서 같다. 이는 복사 생성자와 관련 있는 개념이다.

• 객체의 초기화 방법

객체 초기화 방법 또한 여러 방법이 존재하는데 먼저 38번 라인은 26번 라인에서 정의해 둔 생성자를 통해서 상수를 받아 초기화를 진행한다. 그리고 39번 라인에서는 대입 연산자를 통하여 초기화를 진행한다. C언어에서는 구조체끼리 대입 연산 시킬 경우 멤버 대 멤버의 복사가 일어났다. 마찬가지로 39번 라인 역시 클래스 멤버들에 대해서 멤버 대 멤버 복사가 일어난다. 40번 라인 또한 C++언어 스타일의 초기화 방법으로 결과는 39번 라인과 똑같다. 39번 라인은 결국 40번 라인 형태로 변환이 일어난 후 초기화가 진행된다.

그런데 중요한 것은 객체가 생성될 때에는 무조건 생성자가 호출되어야 하는데, 38번 라인의 객체 생성에서는 26번 라인의 생성자가 호출되었다. 그러나 39번, 40번 라인의 경우 호출될 수 있는 생성자가 존재하지 않는다. (이미 생성자가 정의되었기 때문에 디폴트 생성자로는 현 상황을 설명할 수 없음)

이러한 경우는 디폴트 복사 생성자가 존재하기 때문에 에러 없이 실행이 가능한 것이다.

디폴트 복사 생성자를 예측해보자면 다음과 같은 형태로 구성되어 있다 복사 생성자를 따로 정의하지 않는다면 멤버 대 멤버의 복사를 진행하는 디폴트 복사 생성자가 자동으로 삽입된다.

다음은 정말 위와 같은 형태로 복사 생성자를 정의한 예제이다.

17번 라인에서 매개 변수를 참조자로 받는 복사 생성자를 직접 정의한 것을 확인할 수 있다. 이러한 복사 생성자는 33번이나 34번 라인과 같이 객체 간의 복사가 이루어질 때 호출되는 것을 확인할 수 있다.  

• explicit

39번 라인의 초기화 형태는 38번 라인 형태의 초기화 형태로 변환이 일어난 후에 복사 생성자를 호출하는데 이러한 변환은 묵시적인 변환이기 때문에 결과를 예측하기 힘들 수 있다. 그렇기 때문에 이러한 묵시적인 변환에 의한 호출을 허용하지 않기 위해서는 다음과 같이 explicit 키워드를 복사 생성자에 붙임으로써 묵시적인 변환을 일으키는 초기화 스타일에 대해 에러 메시지를 내어준다.

• 얕은 복사와 디폴트 복사 생성자의 문제점

디폴트 복사 생성자는 멤버 대 멤버의 복사를 진행하는데 이러한 방법의 복사 형태를 ‘얕은 복사’ 라고 한다. 일반 변수 형태의 멤버 변수의 경우 문제가 없으나, 멤버 변수로 힙 메모리 영역을 가리키고 있는 포인터를 지니고 있다면 그 때에는 문제가 된다. 다음은 그 문제의 경우를 나타내는 예이다.

분명히 객체를 세 개 생성하였으니 소멸자는 세 번 호출되어야 한다. 그러나 위의 예에서는 소멸자가 딱 한 번 호출되었음을 확인할 수 있다. 소멸자를 호출하면서 delete 연산에서 에러가 나서 프로그램이 종료된 것이다. 그렇다면 delete 연산에서 오류가 난 이유는? 디폴트 복사 생성자의 얕은 복사 때문이다

a1 객체의 생성자가 호출 -> a1 객체 내의 number 할당 -> a2 객체의 디폴트 복사 생성자 호출 -> a1 객체 내의 number 가 가지고 있는 주소 값을 a2 객체 내의 number에 대입 -> a3 객체의 디폴트 복사 생성자 호출 -> a2 객체 내의 number 가 가지고 있는 주소 값을 a3 객체 내의 number에 대입

여기 까지는 생성자 호출 과정이다. 여기서 문제는 세 개의 객체들의 생성자가 모두 호출되면 a1, a2, a3 객체 내의 number는 모두 같은 메모리 위치를 가리키고 있다는 것이다. 그렇기 때문에 첫 소멸자에 해체한 이미 메모리를, 두 번째 소멸자의 실행에서 한번 더 해체하려는 과정에서 오류가 나는 것이다.

이렇게 멤버로 동적 할당이 필요한 객체 간의 복사 생성자는 멤버 대 멤버의 복사의 얕은 복사 형태로 이루어져서는 절대 안 된다. -> 깊은 복사를 위한 복사 생성자를 꼭 정의해야 한다.

다음은 깊은 복사를 행하는 복사 생성자를 정의한 예이다.

18번 라인에서 깊은 복사를 수행하는 복사 생성자를 정의한 결과 소멸자가 모두 정상 출력되는 것을 확인할 수 있다.

• 복사 생성자가 호출되는 시점

복사 생성자가 호출되려면 먼저 공통적으로 꼭 포함해야 할 기본 전제에 대해서 알고 있어야 한다.

1.     객체를 새로 생성해야 함

2.     그리고 생성과 동시에 동일한 자료형의 객체로 초기화 해야 함.(할당과 동시에 초기화)

복사 생성자의 호출되는 시점은 다음과 같이 세 가지 경우에 호출되는 시점이 될 수 있다. 이 세 가지 경우 모두 겉보기에는 다른 형태이지만 결국에는 객체를 새로 생성하고, 생성과 동시에 동일 자료형의 객체로 초기화 되는 경우인 것이다.

1.     기존에 생성된 객체를 이용해서 새로운 객체를 초기화 하는 경우

-> int num1=num2; 와 같은 상황으로 할당과 동시에 초기화가 일어 남.
-> AAA a1=a2; 의 경우 a1의 복사 생성자가 호출되어 a2의 값이 a1으로 복사됨.

2.     Call-by-Value 방식의 함수 호출 과정에서 객체를 인자로 전달하는 경우

-> 함수가 호출되는 순간에 매개 변수가 할당됨과 동시에 전달된 인자의 값으로 초기화된다.
-> void func(AAA arg);에서 func(a1);으로 호출할 경우 arg의 복사 생성자가 호출되어 a1의 값이 arg로 복사됨.

3.     객체를 반환하되, 참조형으로 반환하지 않는 경우

-> 함수가 값을 반환하면, 별도의 메모리 공간이 할당되고, 이 공간에 반환 값이 저장(초기화)된다. 이런 식으로 변수 혹은 객체로서 별도 메모리에 저장되어 임시 변수 혹은 객체로 남아 있어야 함수 등을 이용하여 출력을 하거나, 변수에 대입을 할 수 있기 때문이다. 이렇게 객체가 반환될 때, 임시 객체의 복사 생성자가 호출된다.

이렇게 생성된 임시 객체는 다음 행으로 넘어가면 바로 소멸되어 진다. 단, 참조자에 의해 참조될 경우 그 임시 객체는 바로 소멸되지 않는다.

• 참고

클래스 외부에서 객체의 멤버 함수를 호출하기 위해 필요한 것.

객체에 붙여진 이름, 객체의 참조 값(객체 참조에 사용되는 정보), 객체의 주소 값

클래스와 배열 및 this 포인터

• 객체 배열

객체 배열은 다음과 같이 일반 배열 방식으로 선언할 수도 있으며, 동적 할당을 통한 방식으로 선언할 수 있다.

다만, 동적 할당이든 일반 배열이든 객체 배열을 선언할 때에는 각 배열의 요소 객체들마다 생성자 및 소멸자를 호출하지만 생성자의 경우 호출할 생성자를 명시하지 못한다 인자 전달이 불가능하고 무조건 인자가 없는 생성자만을 호출한다. 즉, 인자가 없는 생성자가 반드시 정의되어 있어야 한다. 각 배열의 요소를 초기화 시키기 위해서는 일일이 초기화를 시켜줘야 한다.

• 객체 포인터 배열

객체 포인터 배열은 객체의 주소 값 저장이 가능한 포인터 변수로 이뤄진 배열이다.

• this 포인터

this 포인터는 객체 자신을 가리키는 용도로 사용되는 포인터로 멤버 함수 내에서 this라는 이름으로 사용할 수 있는 포인터이다. 객체 자신의 주소 값을 나타내는 포인터이다.

11번 라인에서 출력한 this 포인터를 출력한 결과와 17번 라인의 객체 a의 주소 값을 출력한 결과가 같은 것으로 보아 this 포인터는 객체 자기자신의 주소를 나타내는 포인터이며 다음과 같이 활용한다.

• 자기 참조자의 반환

This 포인터를 이용하여 자기 참조가 가능하도록 참조 정보를 반환할 수 있다. 17번 라인에서 참조 정보가 반환되고, 30번 라인에서 거듭된 접근 연산을 통해 멤버 함수를 호출하는데 이는 참조 값을 반환하고 그 반환된 참조 값을 이용해서 다시 접근하기를 반복하기 때문에 가능하다.

28번 라인에서 대입 연산자를 기준으로 a의 참조 정보(참조 값이) rA 참조자에 전달이 된다.

포인터와 함수

• 값의 복사 인자 전달 방식 ( 기본 인자 전달 방법 )

먼저, 기본적으로 함수에서 인자를 전달할 때는 값의 복사 방법으로 인자가 매개변수로 전달이 된다.

위의 예제에서 num 변수를 func 함수의 인자로 넣어 값을 전달하는데 이 때 전달되는 것은 num 변수가 아니라 num 변수의 값이 전달되어 arg 변수에 저장된 것이다. 결국, 지역 변수 num과 함수의 매개 변수 arg는 서로 전혀 관련 없는 별개의 변수이다. ( arg 매개 변수 값을 아무리 변경하더라도 num 지역 변수의 값의 변화는 일어나지 않는다. )

• 배열을 함수의 인자로 전달하는 방법

배열을 기본 인자 전달 방법인 값의 복사 방법으로 통째로 복사하여 전달하는 방법은 존재하지 않는다.

위와 같은 소스는 컴파일 가능하지 않다. 왜냐하면 매개 변수로 배열을 선언하는 것은 허용되지 않기 때문이다. 그러나 gcc 컴파일러 6.4.0 version을 기준으로 위의 소스가 실행이 되고 정확한 결과가 나와서 가능한 것처럼 보였으나, 

위와 같이 지역 변수의 배열과 매개 변수의 배열의 배열 이름의 값을 출력해 보았다. 그 결과는 다음과 같다.

두 배열 이름이 같은 주소를 지니고 있다. 이 뜻은 지역 변수의 배열 arr는 문제 없이 정상적인 방법으로 메모리 할당이 이루어져 배열을 이루고 있는 것이지만, 매개 변수의 배열 arg는 외형과 다르게 포인터 변수로서 선언되어 있다.

포인터 변수이기 때문에 arg의 값의 변경이 가능하다. 그리고 다음은 그 결과이다.

아파트를 보고 싶어 하는 사람 앞에 아파트를 통째로 복사해 놓을 수 없다면, 아파트를 직접 찾아가도록 주소를 알려주듯이 배열을 통째로 복사가 불가능하다면 배열의 시작 주소 값을 전달하고, 그에 맞는 포인터 형을 매개 변수를 이용하여 포인터 연산으로 각각의 배열 요소에 접근하여 원하는 값을 참조하면 된다.

18번 라인에서 넘겨주는 배열 이름(배열의 시작 주소)을 5번 라인에서 포인터 변수를 통하여 받고 포인터 연산을 통하여 ( arg[i] = *(arg+i) ) 각각의 요소를 참조하여 출력을 한다. 매개 변수 한정으로 5번 라인에서 주석 친 부분과 같은 형식으로 매개 변수를 선언하고 주소를 받을 수 있다.

• Call by value 그리고 Call by reference

두 방법에 대해 정리하기 이전에 두 변수의 값을 서로 교환하는 “SWAP” 문제에 대해서 두 방법을 적용해보고 해결하는 과정으로 두 방법을 정리할 것임.

먼저 call by value이다. 이 방법은 함수 인자 전달의 기본 방식이다.

 swap 함수 내에서는 값이 변경되었으나, 정작 바뀌어야 할 main 함수 내의 변수들은 swap이 이루어지지 않았다 이는 복사에 의한 인자 전달이기 때문에 변경이 되지 않는 것은 당연한 일이다. 변경된 것은 swap 함수 내의 매개 변수끼리 값이 변경된 것이다. 이러한 swap은 진정한 의미의 swap이라고 할 수 없다. 이를 해결하기 위해선 주소가 주어지고 해당 주소를 직접 참조하여 값을 변경하는 방식으로 전개를 해야 한다.

다음은 call by reference이다.

주소를 전달하고, 전달된 주소를 참조하여 값을 변경하는 방법으로 값이 성공적으로 swap 되었음을 확인할 수 있다. scanf 함수 또한 call by reference 방법으로 인자를 전달하는 형태이고, 문자열(%s)을 입력 받을 때 ‘&’ 를 붙이지 않는 이유와 그 외의 값을 받을 때 ‘&’ 를 붙이는 이유를 call by reference 방법으로부터 알아낼 수 있다.

• 포인터에서의 const 키워드

다음과 같은 변수가 선언되어 있는 상황이다.

이러한 상황에서 const 키워드를 어느 위치에 사용하는지에 따른 결과들을 분석할 것.

1.     포인터 변수가 참조하는 대상을 상수화(const 화)한다.

포인터 변수 p를 통하여 number의 값이 변경되는 것을 허용하지 않는다.

2.     포인터 변수를 상수화(const 화)한다.

포인터 변수 p를 상수화 하여 포인터 변수 p의 값이 변경되는 것을 허용하지 않는다.

3.     둘 다 상수화(const 화)한다.

p를 통한 number의 값의 변경, p의 값 변경 모두 허용하지 않는다.

4.     일반 변수를 상수화(const 화) 한다.

변수 n을 상수화 하여 n의 값을 변경할 수 없다.

Const 키워드는 C++에서만 제공했던 키워드, 표준을 재정립하는 과정에서 C언어서도 지원을 해준다. Const 키워드는 값이 바뀌어서는 안 되는 변수의 변경을 막아준다. 이러한 경우는 프로그램을 실행하는데 있어서는 치명적인 오류로 작용할 수 있지만 문법 상으로는 문제가 없기 때문에 컴파일 오류 하나 받아볼 수 없다. 그렇기 때문에 효율적이고 현명한 프로그램을 원한다면 const 키워드를 자주 사용하는 습관을 들여놓아야 함.

생성자와 소멸자

• 생성자

위의 예제에서 11번 라인에 나타나는 함수를 생성자라고 한다.

생성자는 먼저 클래스의 이름과 동일한 함수의 형태를 띄고 있으며, 반환형이 선언되어 있지 않으며, 실제로 반환 또한 하지 않는다.

생성자의 특징으로는 객체 생성 시 딱 한번 호출되며, 함수의 일종이니 오버로딩이 가능하며, 디폴트 매개변수를 설정할 수 있다. 그리고 객체가 생성될 때에는 생성자가 무조건 호출된다. 생성자가 호출되지 않고서 객체가 생성될 수 없다.

위의 예제는 생성자를 선언하고 활용하는 예이다. 11번 라인부터 23번 라인에서는 생성자를 정의하고 있는데 생성자도 일종의 함수이기 때문에 함수 오버로딩이 적용되고, 디폴트 매개변수의 적용 또한 가능함을 볼 수 있다. 그리고 29번 라인 ~ 42번 라인까지 일반 변수 형태의 선언과 동적 할당 형태의 선언으로 나뉘어서 각각 선언될 시 생성자의 호출을 볼 수 있다. 32번 라인의 형태는 객체가 생성되지 않는다. 왜냐하면 반환 타입이 AAA형이고 매개 변수는 void형이고 함수 이름이 a0인 함수의 원형 선언으로 간주되기 때문이다.

• 멤버 이니셜라이저

다음 상황에서 멤버 이니셜라이저는 멤버 변수로 선언된 객체의 생성자 호출에 활용된다.

28번 라인을 통해서 멤버 이니셜라이저를 진행하고 있는데 AAA 클래스는 BBB의 클래스의 객체를 멤버 변수로 가지고 있다. 객체 b의 초기화는 첫 번째 방법으로는 객체 b를 이용하여 set 함수를 통해 혹은 그에 준하는 함수의 호출을 통해 정보 은닉에 위배되지 않게 b 객체의 number 멤버 변수를 초기화 시키거나, 두 번째 방법으로는 생성자를 이용하여 초기화를 시켜야 한다. 그러나 위와 같이 클래스 내에서 선언되어 객체의 생성과 동시에 초기화 값 전달이 불가능하다. (BBB b(123) 형태의 선언이 불가능하다는 의미) 그러나 멤버 이니셜라이저를 이용하면 객체 형태의 멤버의 생성자를 이용한 초기화가 가능하다. 28번 라인의 내용이 멤버 이니셜라이저이다. 위 예제에서의 의미는 “객체 b의 생성 과정에서 num을 인자로 전달받는 생성자를 호출한다” 라는 의미이다.

위와 같이 객체가 아닌 일반 기본 자료형에 대한 멤버 변수 또한 이니셜라이저를 통해서 초기화가 가능하다. 12번 라인처럼 멤버 변수 num을 생성자를 통해 넘겨온 매개 변수 n을 이용하여 초기화 하라는 의미이다. 이렇게 되면 멤버 변수를 초기화 하는 방법은 두 가지가 된다.

1.     생성자의 몸체에서 초기화
2.     이니셜라이저를 이용한 초기화

두 가지가 존재하는데 이니셜라이저를 통하여 초기화를 진행하는 경우 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

1.     초기화의 대상을 명확히 인식할 수 있다.
2.     성능에 약간의 이점이 있다.
->  선언과 동시에 초기화가 이뤄지는 형태로 바이너리 코드가 생성된다.
->  생성자 몸체의 경우 int num; num=10;/이니셜라이저의 경우 int num=10; 효과를 볼 수 있다.

const 멤버 변수/참조자 멤버 변수의 초기화

이니셜라이저를 이용할 경우 “선언과 동시에 초기화”와 같은 효과를 얻는다는 이유로 const 멤버 변수의 초기화를 진행할 수 있다! 또한 선언과 동시에 초기화가 이루어져야 하는 참조자 멤버 변수 또한 초기화가 가능하다.

• 객체 생성 과정의 정리

1.     메모리 공간의 할당
2.     이니셜라이저를 이용한 멤버 변수(객체)의 초기화
3.     생성자의 몸체 부분 실행

모든 객체는 세 과정이 순서대로 거치고 생성이 완료된다.

• 디폴트 생성자

객체가 되기 위해서는 반드시 하나의 생성자가 호출되어야 한다. 그러나 생성자가 없는 클래스의 경우 객체를 생성하지 못하는 것인가? 이런 문제를 해결하기 위해서 생성자를 정의하지 않은 클래스에는 C++ 컴파일러에 의해서 디폴트 생성자가 자동으로 삽입된다.

디폴트 생성자는 전달 인자를 받지 않고, 내부적으로 아무런 일도 하지 않는 생성자이다.

이러한 디폴트 생성자는 생성자가 하나도 정의되어 있지 않을 때만 컴파일러에 의해 자동으로 삽입된다. 다른 말로 생성자가 하나라도 추가되어 있다면 디폴트 생성자는 컴파일러에 의해 자동으로 삽입되지 않는다.

• Private 생성자

클래스 내부에서만 객체의 생성을 허용하려는 목적으로 생성자를 private으로 선언.

• 소멸자

위와 같은 예에서 12번 라인과 같은 형태를 소멸자라고 한다.

소멸자는 클래스의 이름 앞에 ‘~’가 붙은 형태의 이름을 갖으며, 반환형이 선언되어 있지 않고 실제로 반환하지 않는다. 그리고 매개변수는 항상 void형으로 선언되어야 하고 오버로딩 및 디폴트 매개변수 설정 모두 불가능하다.

소멸자의 특징은 먼저 객체 소멸 과정에서 자동으로 호출이 된다. 그리고 아무런 소멸자가 생성되어 있지 않으면 디폴트 생성자가 컴파일러에 의해 자동으로 삽입된다. 소멸자는 생성자에서 할당한 리소스의 소멸에 사용된다.

다음은 소멸자 사용의 예이다.

포인터와 배열

l 배열 이름과 포인터의 관계

다음은 배열의 이름이 무엇인지를 나타내는 예제이다.

위의 소스에서 확인할 수 있는 부분은 배열의 이름 그 자체를 출력했을 때의 값과 배열의 [0]번째 요소의 주소 값이 같다는 점이다. 즉, 배열의 이름은 해당 배열의 시작 주소 값을 의미한다.

결국 배열의 이름 또한 ‘주소 값’을 지니고 있다는 관점에서 포인터와 그 개념이 매우 유사하다. 그렇다면 포인터 변수처럼 배열의 이름 또한 주소를 대입해볼 수 없을까? 배열의 이름에 주소 값을 대입하는 예제이다.

8번 라인에 새로운 변수 number를 선언하고, 10번 라인에서 배열의 이름에 number의 주소 값을 넣었다. 왜 배열의 주소가 아니라 일반 변수의 주소를 넣었느냐? 왜냐하면 배열의 이름은 배열의 ‘시작 주소’ 하나를 저장하기 때문에 배열 이름의 입장에서 보면 어떤 하나의 변수의 주소 값을 대입한 것과 다를 바 없이 보이기 때문이다. 그렇기 때문에 배열의 이름에 하나의 변수 number의 주소 값이 대입되는 것은 문제가 되지 않는다. 이렇게 배열의 이름에 변수의 주소를 넣은 결과, 10번 라인에서 배열 타입의 표현 식에 할당하는 부분에서 에러가 발생한다. 그 이유는 배열의 이름은 주소 값을 저장하고 가리키지만 처음 정해진 배열 이름의 값은 변경이 불가능하다. 즉, 배열의 이름은 상수 값이다. 그도 그럴 것이 특별하게 배열을 선언하여 만들었는데 그 배열의 이름을 대표하는 배열의 이름이 가리키는 요소를 마음대로 바꾸게 되면 무엇을 위해 배열 이름을 지정해가며 배열을 생성했겠는가?

다음은 위에서 배열과 포인터의 관계에 대해 내린 결론을 정리하여 나타낸 표이다.

배열 이름은 포인터 변수와 같은 특성들을 지니고 있지만 상수라는 차이점이 있다. 그래서 배열 이름을 ‘포인터 상수’ 라고도 표현한다. 포인터 변수와 배열 이름은 변수이냐, 상수이냐 의 차이점 밖에 없기 때문에 그 차이를 제외하면 포인터 변수와 배열 이름은 완전히 같다. 그렇기 때문에 다음의 예제가 가능하다.

10번 라인에서 배열 이름(포인터 상수)의 값을 포인터 변수에 대입시키고 있다. 이것이 가능한 이유는

1.     포인터 변수에 포인터 상수를 대입 -> 전혀 문제될 것이 없다.

2.     대입 연산자를 기준으로 l-value와 r-value의 형(type)이 같아야 한다.
-> l-value : int * / r-value : int * == int형 (시작) 주소 로 문제될 것이 없다.

배열 이름의 포인터 형은 배열의 이름이 가리키는 대상을 기준으로 결정되기 때문에 r-value 배열 이름의 자료형은 정수형 변수 공간의 시작 주소이므로 int * 가 맞다.

포인터 변수에 포인터 상수를 대입하게 되면 포인터 변수를 이용하여 배열 이름처럼 인덱스로써 접근하는 방법으로 각 요소에 접근을 할 수 있다. 즉, 포인터 변수를 배열의 이름처럼 사용할 수 있다는 것이 결론.

그렇다면 그 반대로 배열 이름(포인터 상수)을 가지고 포인터 연산을 할 수 있을까? 다음은 이에 관한 예제이다.

11번 라인에서 배열 이름과 ‘ * ‘, 애스터리스크 연산자를 이용한 포인터 연산이 진행되고, 12번 라인에서는 배열 이름과 인덱스를 이용한 배열의 0번째 요소에 접근하여 출력을 한다. 11번 라인에서는 배열 이름이 가지고 있는 값 즉, 배열의 시작 주소에 접근하여 해당 값을 출력하기 때문에 0번째 요소를 출력한다.

• 포인터 연산

포인터를 이용하여 참조 뿐만 아니라 증감 연산이 가능하다. 다만 일반 수를 이용한 연산에 비해서 연산이 많이 제한 된다.  -> 가능한 연산자 수의 제한

포인터 연산에서 중요한 포인트

1.     덧셈, 뺄셈, 참조 연산만 가능하다.
-> 곱셈, 나눗셈 등의 연산을 불가능하다.

2.     덧셈, 뺄셈 연산은 일반 수를 통한 덧셈, 뺄셈 연산과는 다르다.
-> 포인터 연산에서의 +1과 수에 대한 +1에서 1은 각각 의미가 다르다.

다음은 포인터에 + 연산자를 이용하여 1씩 더하는 예제이다.

int, char, double 자료형 별로 배열을 선언하고, 각각에 대한 포인터 변수를 선언하여 각 배열의 첫 시작 주소(배열 이름)를 대입시킨 상황에서 각각 포인터 연산을 진행하는 예제이다.

먼저, 자료형에 상관없이 배열 이름과 인덱스를 이용하여 요소별 주소 값을 출력한 결과와 포인터 연산에 대한 결과를 출력한 결과가 모두 동일함을 알 수 있다. 그렇다면 도대체 + 연산자를 이용하여 포인터 변수를 포인터 연산한 것이 어떤 의미가 있길래 각 요소의 주소를 출력한 결과와 같은 결과인가?

1.     A의 결과에서 pArr과 pArr+1 값의 차이는 4이다.

2.     B의 결과에서 pCrr과 pCrr+1 값의 차이는 1이다.

3.     C의 결과에서 pDrr과 pDrr+1 값의 차이는 8이다.

단순히 포인터 변수에 +1 연산을 했을 뿐인데 그 증가의 차이는 자료형 별로 다른 결과가 나타났다. 포인터 연산은 피연산자로 오는 그 대상이 메모리 주소인 만큼 메모리 주소에 대한 연산이 이루어지는데 이 메모리는 무작정 작은 단위인 1바이트 별로 보는 것은 의미가 없다. int 형의 경우에는 4바이트 전부 참조해야 비로소 값이 의미가 있듯이 자료형 별로 최소 참조 바이트가 존재한다. 그렇기 때문에 주소에 대한 연산인 포인터 연산은 자료형 별 최소 참조 바이트를 반영하여 증감을 진행한다. 각 자료형 별로 포인터 연산에 대해서 1의 의미가 모두 다른 이유가 바로 이 때문이다. 1의 증감은 최소 참조 바이트 한 블록을 증감한다는 의미가 되기 때문이다.

포인터 연산에서 1의 의미는 sizeof(해당 자료형)*1 이 된다.
포인터 연산에서 2의 의미는 sizeof(해당 자료형)*2 이 된다.
…
포인터 연산에서 n의 의미는 sizeof(해당 자료형)*n 이 된다.

그렇다면 다음의 예는 무엇을 의미하는가?

*(p + 1)
p는 임의의 변수를 가리키고 있는 포인터 변수

이는 다음과 같이 해석할 수 있다.

P가 가리키고 있는 주소에 sizeof(해당 자료형) * 1만큼을 더한 주소를 참조(*)한다.

 다음은 그 예제이다.

위와 같은 포인터 연산에서의 성질과 예제를 통해서 알 수 있는 결론은 다음과 같다.

배열 이름[i] == *(배열 이름 + i)
혹은
포인터 변수[i] == *(포인터 변수 + i)

완전히 같다.

• 문자열과 포인터

c언어에서 문자열을 표현할 때 두 가지 방법으로 표현한다.

1.     배열을 통한 문자열의 저장

2.     포인터 변수를 통한 문자열의 저장

먼저, 첫 번째 방법인 배열을 통한 문자열의 저장이다. 이 경우에는 str 배열의 길이가 자동 계산되어 각 인덱스 별로 문자를 하나씩 저장하여 해당 문자열의 끝에 ‘\0’을 저장함으로써 문자열의 저장이 비로소 완료되는 형태이다.

그러나 두 번째 방법인 포인터 변수를 통한 문자열의 저장의 경우이다.  c언어 프로그램 상의 모든 상수는 CPU를 이용한 연산의 대상이 되기 위해서는 해당 상수가 메모리 상에 적재되어야 한다. “hello, my name is yoo seung ho!” 문자열은 상수로서 메모리에 적재되고, 그 시작 주소인 ‘h’의 주소 값이 반환되어 pStr 포인터 변수에 대입이 된다.

대입 연산자를 기준으로 l-value는 char * 형이고, r-value는 문자열의 시작 주소 값 즉, char * 이기 때문에 대입 연산에는 아무런 문제가 없다.

각 두 경우는 위 그림의 왼쪽과 오른쪽 형태로 동작한다. 배열의 이름의 경우 포인터 상수이기 때문에 가리키는 타겟 문자열을 변경할 수는 없지만, 변수 형태, 배열에 값이 저장되어 있기 때문에 대상이 되는 문자열의 내용에 대해서는 변경이 가능하다. 포인터의 경우 포인터 변수이기 때문에 가리키는 타겟 문자열을 변경할 수 있다. 그러나 그 대상은 상수 형태의 문자열이기 때문에 대상이 되는 문자열의 내용에 대해서는 변경이 불가능하다.

사실은 아래와 같이 되는 것이다.

• 포인터 배열

말 그대로 포인터 변수들로 배열을 이룬 형태를 말한다.