[C언어] 함수 포인터 선언과 활용

함수 포인터라는 개념을 접하면 이런 생각이 들 수 있습니다. "함수를 직접 호출하면 간단한데, 왜 굳이 함수 포인터를 써야 할까?" 저도 처음에는 이 질문이 머릿속을 떠나지 않았습니다. 하지만 함수 포인터를 이해하고 나니, 얼마나 유용한지 깨닫게 되었습니다. 이번 글에서는 함수포인터를 사용하는 이유와 그 필요성을 알아보도록 하겠습니다.

📂 목차

 

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함수 포인터란 무엇일까?

함수 포인터는 함수의 주소를 저장하는 포인터 변수입니다. 다시 말해, 일반 포인터처럼 메모리 주소를 저장하지만, 그 주소가 가리키는 대상이 함수인 경우를 말합니다.
 

함수포인터의 주요 특징

• 함수 포인터는 함수를 호출하기 위한 주소값을 저장합니다.
• 포인터를 통해 함수 호출을 간접적으로 수행할 수 있습니다.

 

함수 포인터의 선언

함수 포인터를 선언하려면 다음과 같은 문법을 사용합니다:

자료형 (*함수포인터이름)(인자목록);

 

🫧 예제: 함수포인터 선언

int (*func)(int a);

 

• 함수명 앞에 (*)를 붙이면 함수 포인터가 됩니다.
• 위 선언에서 func는 int a 형식의 인자를 받는 함수의 주소를 저장할 수 있는 함수 포인터 입니다.

 
 
 

함수 포인터의 사용 이유🥸

Q. 직접 함수 호출을 하면 되는데, 왜 굳이 함수 포인터를 사용할까?

함수 포인터는 주로 프로그램 실행 중에 호출할 함수를 바꿀 수 있게(동적바인딩) 만들고, 이를 통해 코드를 더 유연하게 설계 할수 있도록 도와줍니다.

예를 들어, 평소에는 특정 함수만 호출하도록 고정되어 있다면 함수 포인터를 사용하면 프로그램이 실행되는 도중에도 다른 함수를 호출하도록 바꿀 수 있습니다.
이렇게 하면 새로운 기능을 추가하거나 기존 동작을 변경할 때 코드 수정이 훨씬 간단해집니다.
쉽게 말해, 함수포인터는 상황에 따라 동적으로 행동을 바꿀수 있게 해줍니다.
 

1. 정적 바인딩과 동적 바인딩

1. 정적 바인딩(Static Binding)

컴파일 타임에 함수 호출이 고정됩니다.
예를 들어, 일반적인 함수 호출 방식에서 호출할 함수가 컴파일 시 이미 결정됩니다.

int result = Plus(3, 5); // 컴파일 시 Plus 함수로 고정

 

 

• 컴파일러가 코드에서 호출할 함수를 정확히 알고, 해당 함수의 주소를 컴파일 시 결정합니다.
• 실행 중에는 변경이 불가능합니다.

 
정적 바인딩과 입력값의 관계를 정리 하자면:

1. 정적 바인딩의 핵심은 "호출할 함수가 고정"된다는 것
   1. 정적 바인딩에서 어떤 함수가 호출될지가 컴파일 시에 결정⭐ 됩니다.
   2. 코드에서 Plus(x, y)라는 함수 호출이 있다면, 컴파일러는 이 호출이 무조건 Plus 함수를 사용한다는 점을 알고, 이를 어셈블리 코드에 반영합니다.
   3. 입력값(x,y)은 런타임에 사용자로부터 받아서 변할 수 있지만, 호출되는 함수는 여전히 컴파일 타임에 고정되어 있습니다.
2. scanf_s로 받은 값은 함수의 입력값이지, 호출 대상이 아님
   1. scanf_s 를 통해 입력 받은 x와 y는 함수에 전달되는 인자값 일 뿐, 함수 호출 방식에는 영향을 미치지 않습니다.
   2. 즉, 입력값의 변화는 함수 내부 동작에만 영향을 미칠 뿐, 호출할 함수 자체 Plus는 변하지 않습니다.

 

2. 동적 바인딩(Dynamic Binding)

실행 중 (runtime)에 호출할 함수가 결정됩니다.
함수 포인터를 사용하면 프로그램 실행 도중 어떤 함수가 호출될지 유연하게 변경할 수 있습니다.

int (*fptr)(int, int) = Plus;
fptr = Minus; // 실행 중에 호출할 함수를 바꿀 수 있음

 

1. 함수 포인터 사용
   1. int (*fptr)(int, int)을 선언하여 실행 중에 다른 함수를 가리킬  수 있도록 하였습니다.
2. fptr에 다른 함수 주소 할당
   1. fptr = Plus → Plus 함수 주소를 fptr에 할당
   2. fptr = Minus → Minus 함수 주소를 fptr에 할당
3. 실행 중 호출 함수 변경
   1. fptr(x, y)는 fptr이 가리키는 함수(Plus 또는 Minus)를 호출합니다.
   2. 실행 중 어떤 함수를 호출할지 유연하게 변경 가능

 

🔎실행 결과

입력값: 3 5
출력:

두 정수를 입력하세요: 3 5
Plus 결과 = 8
Minus 결과 = -2

 
 

2. 유연한 프로그램 설계

• 함수 포인터를 사용하면 코드 수정 없이 기능을 확장하거나 변경할 수 있습니다.
• 예를 들어, 아래와 같이 함수 포인터를 사용하면 main() 함수는 변경하지 않고도 새로운 기능을 추가할 수 있습니다.

void ExecuteOperation(int (*operation)(int, int), int x, int y){
  printf("결과 = $d\n", operation(x, y));
}

새로운 연산 함수가 추가되더라도 ExecuteOperation 을 호출하는 코드는 수정할 필요가 없습니다.
 
 
 
 
 

3. 플러그인 구조의 적용

 이클립스와 같은 플러그인 사용을 예를 들어보면 플러그인은 매번 수행됩니다.

1. 플러그인의 개념

• 플러그인은 프로그램의 기본 기능 외에 추가적인 기능을 동적으로 확장할 수 있도록 설계된 모듈입니다.
• 예를 들어:
  • 이클립스: 다양한 프로그래밍 언어를 지원하기 위해 Java, C++, Python용 플러그인을 설치해서 기능을 확장합니다.
  • 웹 브라우저(Chrome, Firefox): 광고 차단, 화면캡처, 비밀번호 관리 등의 기능을 추가하는 확장 프로그램(플러그인)을 지원합니다.

 

2. 플러그인에서의 문제점

• 만약 플러그인 기능이 추가될 때마다 기존 프로그램을 수정하고 다시 컴파일해야 한다면, 프로그램 관리가 매우 비효율적입니다.
• 새로운 기능을 추가하는 일이 기존 코드와 얽혀 있으면, 프로그램이 점점 복잡해지고 유지보수가 어려워집니다.

 

3. 함수 포인터로 해결하는 방법

• 함수 포인터는 플러그인처럼 추가적인 기능을 동적으로 호출할 수 있도록 돕는 도구입니다.
• 함수 포인터를 사용하면 기존 코드를 수정하지 않고, 프로그램 실행 중에 새로운 기능을 선택하거나 교체할 수 있습니다. 

 
 

4. 객체 지향의 다형성과 유사한 개념

• 함수 포인터를 활용하면 객체 지향 프로그래밍에서 다형성(Polymorphism)과 비슷한 효과를 얻을 수 있습니다.
• 예를 들어, 함수 포인터를 통해 다양한 연산(덧셈, 뺄셈)을 같은 방식으로 호출할 수 있습니다.

 

코드 예제: 함수 포인터의 활용

#include <stdio.h>

// 두 개의 연산 함수
int Plus(int a, int b){
	return a + b;
}

int Minus(int a, int b){
	return a - b;
}

int main(){
  int x, y;
  int (*fptr)(int, int); // 함수 포인터 선언
  
  printf("두 정수를 입력하세요.");
  scanf("%d %d", &x, &y);
  
  // Plus 함수 호출
 fptr = Plus;
 printf("Plus 결과 = %d\n", fptr(x,y));
 
 // Minus 함수 호출
 fptr = Minus;
 printf("Minus 결과 = %d\n", fptr(x,y));
 
 return 0;
}

 

➡️ 실행 흐름 설명

1. fptr = Plus;
   • Plus 함수의 주소가 fptr에 저장됩니다.
   • 이후 fptr(x, y)를 호출하면 Plus  함수가 실행됩니다.
2. fptr = Minus;
   • Miuns 함수의 주소가 fptr에 저장됩니다.
   • 이후 fptr(x,y)를 호출하면 Minus 함수가 실행됩니다.

 

결론: 함수 포인터는 왜 사용할까?

함수 포인터는 처음 보면 조금 복잡해 보일 수 있지만, 실제로는 코드를 더 유연하고 쉽게 확장할 수 있도록 도와줍니다.
직접 함수를 호출하는 방식은 단순하고 직관적이지만, 이런 방식은 코드 수정이 필요할 때 제약이 많아지고 유지보수도 어려워질 수 있습니다. 반면, 함수 포인터를 사용하면 프로그램 실행 중에도 동작을 바꿀 수 있는 구조를 만들 수 있습니다.
 
예를 들어, 플러그인처럼 기능을 추가하거나 바꿔야 하는 프로그램이라면, 함수 포인터가 큰 도움이 됩니다. 수정할 코드를 최소화하면서도 새로운 동작을 쉽게 추가할 수 있어 더 효율적인 프로그램 설계가 가능합니다.