포인터 (Pointer)

포인터(Pointer)는 다른 변수의 메모리 주소를 값으로 저장하는 변수다. C 언어에서 포인터는 함수 간에 데이터를 참조로 전달하고, 동적 할당된 메모리를 다루며, 배열과 문자열을 효율적으로 순회하는 핵심 수단이다. 주소 연산자와 역참조 연산자의 의미, 포인터 산술의 규칙, 그리고 잘못된 포인터 사용이 일으키는 오류를 함께 이해해야 한다.

포인터의 기본 개념

모든 변수는 메모리 어딘가에 저장되며 그 위치는 주소로 식별된다. 주소 연산자(Address-of Operator) &는 변수의 주소를 얻고, 역참조 연산자(Dereference Operator) *는 포인터가 가리키는 주소에 저장된 값에 접근한다. 포인터 자체도 변수이므로 메모리 공간을 차지하는데, 그 크기는 가리키는 타입과 무관하게 주소를 담을 수 있는 크기로 고정된다. 64비트 환경에서는 보통 8바이트다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num = 42;
    int *p = &num;      /* p는 num의 주소를 저장한다 */

    printf("%d\n", *p); /* 42, 역참조로 값에 접근 */
    *p = 100;           /* num이 100으로 바뀐다 */
    printf("%d\n", num);
    return 0;
}

포인터의 타입은 가리키는 대상의 해석 방법을 결정한다. int 포인터는 해당 주소부터 sizeof(int) 바이트를 정수로 해석하겠다는 약속이며, 포인터 산술의 단위도 이 타입 크기로 정해진다.

포인터와 함수, 배열

C의 함수 호출은 값에 의한 전달(Call by Value)이므로 인자를 복사해서 넘긴다. 함수 안에서 호출자의 변수를 바꾸려면 주소를 넘겨 포인터로 접근해야 하며, 이것이 주소에 의한 전달(Call by Address)이다. scanf가 변수 앞에 &를 요구하는 이유도 입력값을 써 넣을 주소가 필요하기 때문이다.

void swap(int *a, int *b) {
    int tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = arr;               /* 배열 이름은 첫 원소의 주소로 변환된다 */
printf("%d\n", *(p + 2));   /* 30, arr[2]와 같다 */

배열 이름은 대부분의 문맥에서 첫 원소를 가리키는 포인터로 변환(Decay)되며, arr[i]는 *(arr + i)와 동일하게 정의된다. 포인터에 정수를 더하면 바이트 단위가 아니라 타입 크기 단위로 이동한다는 점이 핵심이다. int 포인터에 1을 더하면 주소는 4가 증가한다. 다만 배열과 포인터가 완전히 같은 것은 아니다. sizeof(arr)는 배열 전체 크기를 주지만 sizeof(p)는 포인터 크기만 주고, 함수 매개변수로 선언한 배열은 실제로는 포인터로 취급된다.

void alloc_int(int **out, int n) {
    *out = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
}

int cmp(const void *a, const void *b) {
    return *(const int *)a - *(const int *)b;
}
/* qsort(arr, n, sizeof(int), cmp); 처럼 함수 포인터로 전달한다 */