[C언어] 배열형의 인자는 포인터형으로 받는다.

배열을 함수의 인자로 전달하는 원리와 함수 호출 시 메모리 구조변화를 시각적으로 살펴보고, 배열과 포인터의 관계를 보다 쉽게 이해할수 있도록 정리해 보았습니다.

 

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배열을 함수의 인자로 전달하기

C언어에서 배열을 함수의 전달인자로 사용할 때, 배열 자체가 아닌 배열의 주소값을 전달합니다. 이때, 함수에서 배열의 인자를 받기 위해서는 포인터 형식의 매개변수를 사용해야합니다.

 

🔎 배열을 전달인자로 사용하는 이유

• 효율성: 배열은 크기가 커질 수 있기 때문에 값을 모두 복사하여 전달하면 메모리와 시간이 낭비됩니다.
• 단순화: 배열을 전달하면 여러 개의 값을 한번에 함수로 전달할 수 있어 코드를 간결하게 작성할 수 있습니다.
• 배열의 특성 활용: "배열의 이름은 포인터이다." 라는 특징 덕분에 배열을 주소값만으로 참조할 수 있습니다.

 

문제점: 

1~2개의 값이라면 개별 인자로 전달해도 괜찮지만, 값의 개수가 많아질수록 전달방식이 복잡해지고 코드가 난잡해집니다. 

이를 해결하기 위해 배열을 전달하면 여러 값을 효율적으로 처리할 수 있습니다.

 

아래 내용은 기본적인 함수의 인자 전달부터 배열 전달 작동원리에 대해 예시 코드 내용을 정리하였습니다.

 

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1. 기본적인 함수의 인자 전달 형태 : 값 복사 방식

 

여기서 함수의 기본적인 인자 전달 방식은 값 복사입니다. 즉, 실 매개변수(Argument)의 값을 함수의 형식 매개변수(Parameter)로 복사하여 전달합니다. 이때,  복사된 값은 형식 매개변수의 별도 메모리 공간에 저장되며, 실매개변수와 형식 매개변수는 서로 독립적입니다. 

 

 

💠 함수의 인자 전달 형태

 

1. 실매개변수(a)와 형식매개변수(b)의 관계
   • a = 10 의 값이 함수 Temp()의 형식 매개변수 b로 복사됩니다.
   • 복사 이후 a와 b는 서로 다른 메모리 공간을 사용합니다.
   • a의 값을 변경해도 b에는 영향을 미치지 않으며 반대로 b를 변경해도 a는 그대로 유지됩니다.
2. 메모리 구조 설명
   • 그림에서 a는 매개변수로, 값 10이 저장된 메모리 공간을 가집니다.
   • Temp(a)를 호출하면 a의 값인 10이 복사되어 b의 메모리 공간에 저장됩니다.
   • 결과적으로, 값만 복사되며 메모리 주소는 공유하지 않습니다.

 

코드 예제: 값 복사 방식 확인

 

 

출력결과: 

형식 매개변수 b의 값: 20
실매개변수 a의 값: 10

 

결과에서 알 수 있는 점

1. 함수 호출 시 a의 값이 b로 복사되었지만, Temp() 함수 내에서 b의 값을 변경해도 a는 영향을 받지 않습니다.
2. 이는 실매개변수와 형식 매개변수가 서로 다른 메모리 공간을 사용하기 때문입니다.

 

🫧 정리

• 기본적인 함수의 인자 전달 방식은 값 복사로 실매개변수의 값을 형식 매개변수에 복사하여 전달합니다.
• 실매개변수와 형식 매개변수는 별도의 메모리 공간을 사용하므로 독립성을 유지할 수 있지만, 값 전달의 비효율성이 발생할 수 있습니다.
• 이를 보완하기 위해 참조 전달 방식을 사용하는 방법도 함께 고려해야합니다.

 

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2. 코드 예제: 배열 전달 및 포인터 처리

 

어떻게 배열을 전달하고 받을 것인가? 바로 포인터입니다.

"배열의 이름은 포인터이다." 배열과 포인터는 형태만 다를 뿐 참조할 수 있습니다.

 

코드 예제: 배열 전달 및 포인터로 처리

이 코드는 배열의 요소들을 모두 더한 합계를 계산하는 프로그램입니다. 함수 func()는 배열의 포인터와 크기를 매개변수로 받아서 배열의 총합을 반환합니다.

#include <stdio.h>

// 배열형의 인자는 포인터형으로 받는다.

int func(int* pArr, int size);
int main(void)
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 }; // 배열 선언 및 초기화
	int sumArr, sizeArr;

	sizeArr = sizeof(arr) / sizeof(int); // 배열의 크기 계산
	sumArr = func(arr, sizeArr);         // 배열과 크기를 전달 
	printf("배열의 총 합은:%d\n", sumArr);

	return 0;
}

int func(int* pArr, int size)
{
	int i, sum = 0;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		//sum += pArr[i]; 배열 표기법 
		 sum += *(pArr + i); //  포인터 연산을 통해 배열 요소 접근
	}
	return sum; // 배열 요소의 총합 반환
}

 

 

💠 배열 전달의 작동 원리

1. 배열은 주소값을 전달한다.
   • 함수 호출 시, 배열 arr의 주소값이 함수 func()로 전달됩니다.
   • 즉, 배열의 첫 번째 요소의 주소값 &arr[0]이 전달됩니다.
2. 형식 인수의 형태
   • 함수 func()는 배열의 주소값을 매개변수로 받기 위해 int* pArr와 같은 포인터 형식을 사용합니다.
   • 이는 배열을 직접 전달하지 않고, 배열의 메모리 시작위치(주소)를 참조하여 데이터를 다루는 방식입니다.
3. 포인터와 배열의 관계
   • 배열 이름은 배열의 시작 주소를 가리키는 상수 포인터와 같으며, 포인터 연산을 통해 배열의 각 요소에 접근할 수 있습니다.
   • 따라서, 배열을 전달받은 함수는 포인터 연산(*(pArr+i))또는 배열 표기법 (pArr[i])으로 배열 요소에 접근할 수 있습니다.

 

⭐보충 설명

1. 포인터와 배열의 관계 정리
   • "배열의 이름은 포인터이다"라는 표현은 배열 이름이 시작 주소를 가리키기 때문입니다.
   • 하지만 배열 이름은 상수 포인터로, 메모리 주소를 변경할 수 없습니다.
   • 함수의 매개변수로 전달된 포인터(pArr)는 배열 이름처럼 사용할 수 있습니다.
2. 매개변수 배열 표기법
   • 함수 선언에서 배열을 매개변수로 받을 때, 다음 두 표기법은 동일한 의미를 가집니다. 
   • int func(int *pArr, int size); // 포인터 형식 int func(int pArr[], int size); // 배열 표기법
3. 배열의 크기 제한
   • 배열은 크기 정보가 함수로 전달되지 않으므로, 별도로 크기를 함께 전달해야합니다. (int size)
   • 배열의 크기를 동적으로 다뤄야 할 경우에는 동적 메모리 할당을 고려할 수 있습니다.

 

결론적으로

• 배열을 함수의 전달 인자로 사용하면 여러 값을 한꺼번에 넘길 수 있으며, 효율적인 메모리 관리가 가능합니다.
• 이를 위해 배열의 시작 주소를 포인터 형식으로 받아 배열 요소를 다룹니다.
• "배열의 이름은 포인터이다"라는 특징을 활용하면, 배열과 포인터의 관계를 이해하고 효과적으로 데이터를 처리 할수 있습니다.

 

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3. 함수 호출 시 배열의 주소 전달과정

 

배열을 함수의 전달 인자로 사용할 때 배열의 주소가 전달되는 기본원리에 대해 시각화 하였습니다.

 

여기서 이해해야 할 부분 ✅ 

1.  배열 주소 전달의 원리
2. 매개 변수에 주소가 복사되어 포인터로 배열 요소를 참조하는 방법
3. 배열 이름과 포인터의 관계

 

배열 주소가 전달되는 과정

 

함수 호출 전

• 배열 arr의 메모리 구조는 각 요소가 연속된 메모리에 저장되며, 배열 이름 arr은 첫 번째 요소의 주소값(0X100)을 가리킵니다.

함수 호출 시

• 함수 func()로 배열 이름 arr이 전달되면서, 배열의 시작 주소값이 pArr에 복사됩니다.
• 이제 함수 func()는 배열의 실제 데이터를 직접 다룰 수 있습니다.

포인터와 배열의 독립성

• 함수 func()의 매개변수 pArr는 배열 arr의 주소값을 복사하여 사용하므로, 배열의 크기나 구조에 관계없이 배열 전체를 간단히 참조할 수 있습니다.

 

 

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4. 함수 호출 시 배열 주소 전달과 메모리 변화 과정

 

배열 주소가 전달되는 기본 원리를 이해했다면, 이제 함수 호출 전, 호출 중, 호출 후 메모리 구조가 어떻게 변화하는지 단계별로 살펴보겠습니다. 

여기서 이해해야 할 부분 ✅ 

1. 함수 호출 전: 배열과 변수의 초기 상태
2. 함수 호출 시: 배열의 주소 전달 및 함수 내부 지역 변수의 생성
3. 함수 호출 후: 함수 종료로 인한 지역 변수 소멸, 배열은 원래 상태 유지

 

1. 함수 호출 전
   • 배열 arr는 연속된 메모리 공간에 저장되어 있으며, 배열의 이름 arr은 배열의 첫 번째 요소(arr[0])의 주소값 0x100을 나타냅니다.
   • arr 배열 외에도 sumArr 변수가 별도로 메모리 공간에 존재합니다.
2. 함수 호출 시
   • 함수 func()가 호출되면서, 배열 arr의 주소값(0x100) 이 매개변수 pArr에 복사됩니다.
   • 이제 함수 func() 내부에서 pArr를 통해 arr 배열의 요소에 접근할 수 있습니다.
   • size 변수와 sum 변수가 함수 내부에서 새롭게 생성되며, 배열 요소를 처리하는 데 사용됩니다.
3. 함수 호출 후
   • 함수가 종료되면서 함수 내부에서 사용된 지역 변수(pArr, size, sum)는 소멸됩니다.
   • 하지만 func() 가 반환한 값(배열 요소의 총합)은 sumArr에 저장되어 남아 있습니다.
   • 배열 arr는 여전히 원래의 메모리 공간에 유지됩니다.

 

⭐ 추가 설명: 배열 주소 전달의 특징

1. 주소값 복사
   • 함수 호출 시 배열 자체를 복사하는 것이 아니라, 배열의 시작 주소(&arr[0])만 복사하여 전달됩니다.
2. 독립적인 지역 변수
   • 함수 내부의 매개변수 pArr는 배열의 주소를 참조하지만, 이는 함수가 종료되면 소멸됩니다.
   • pArr가 소멸되어도 원래의 배열 arr는 영향을 받지 않습니다.
3. 배열 크기 정보의 필요성
   • 배열은 크기 정보를 포함하지 않으므로, 별도로 배열의 크기(sizeArr)를 함께 전달해야 합니다.
4. 함수 호출의 효율성
   • 배열의 요소가 많아도 주소값 하나만 복사되기 때문에 메모리와 시간이 절약됩니다.

 

 

배열과 포인터의 관계를 이해하고, 배열을 함수의 전달 인자로 사용할 때의 동작 원리와 메모리 구조 변화를 살펴보았습니다. 배열 이름이 포인터 처럼 동작한다는 점과 배열의 주소가 전달되며, 함수 호출 전후로 메모리 구조가 어떻게 변화하는지 예제 코드와 그림을 통해서 메모리 관리와 데이터 참조 방식을 이해하는 시간이었습니다....🙂