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해당 게시물은 김성엽 선생님의 강의를 바탕으로 만든 게시물입니다.

 

●2차 배열

 

 아래 그림은 1차원 배열이고 인덱스는 0부터 시작하여 하나씩 증가되는 형태이다. 

그러나 이렇게 인덱스를 늘리다 보면 끝이 없고 나중에는 몇 번째 인덱스에 어떤 데이터가 들어갔는지 헷갈릴 수 도 있다. 그렇기에 데이터를 보관할 때는 그룹화를 이용하는 것이 좋다. 이제부터 그룹화를 이용해서 아래 그림을 수정해 보겠다.

1차원 배열

아래 그림을 보면 1차원 배열과 다른 점이 있다. 

 

1: 그룹화 되어있다.

2: 그룹화되어있는 부분의 인덱스가 3칸씩 초기화되어 증가한다.

 

이렇게 하면 데이터를 기억하기 편하다. 왜냐하면 7번째 인덱스의 값이 4라고 가정했을 때 그룹화시킨 2차 배열은 2번째 그룹 1번째 인덱스에 4라는 값이 있다. 이렇게 기억하면 나중에 숫자가 커졌을 때 관리와 기억이 훨씬 쉽다.

2차 배열 그림

그럼 2차 배열 표기 방법을 표현해보자.

 

1차원 배열: 자료형 arr[n];

2차 배열: 자료형 arr[n][m];  

 

그럼 위의 그림으로 2차원 배열을 표기해보면 arr[4][3]; 이렇게 나온다. 

왜냐하면 그룹이 4개가 있고 한 그룹당 3칸의 인덱스를 부여했기 때문이다. 

 

만약 그룹이 7이고 그룹 내 인덱스가 2면, arr[7][2]; 라고 쓰면 된다.

 

결론: 2차 배열은 숫자가 커질수록 데이터 관리가 용이해진다.

 

p.s) 2차 배열이니까 2차원적으로 생각하면 세로축이 y, 가로축이 x이다. 

3개의 그룹이 있고, 그 그룹 내 3개의 인덱스가 존재한다고 하면,

0번째 그룹에 0 1 2 이렇게 표현되고, 1번째 그룹은 그 아래줄에 0 1 2 이렇게 표기된다.

그래서 세로축(그룹 번호)이(가) y이고 가로축(그룹 내 인덱스)이(가) x라는 결론이 나온다.

그래서 변수로 대입하면 arr[y][x]라는 값이 나온다. 

 

난 arr[x][y]라고 해도 별로 상관없다고 생각한다. 이해할 수 있으면

 

 

그럼 1차원 배열과 2차 배열의 연관된 공식 하나만 알아보고 가자

arr[4][3]으로 선언된 코드가 있고

arr[2][1]=5;라는 코드가 있다. 이 이차 배열은 일차원 배열로 나타내면

arr[7]=5와 같다. 그러면 arr[2][1]와 arr[7]의 위치는 어떻게 같은지 알 수 있을까?

 

공식: y*x축 항목 수+x

 

이 공식을 이용하면 된다. 한번 대입해보자.

이차 배열에서 y축은 2이고 x축은 1이다.

2* x축 항목 수+1=7

x축 항목 수는 =3

x축 항목 수는 {0, 1, 2} 3개가 맞다.

 

그럼 반대로 생각해보자. arr[7]이라는 것을 알고 있는데 이차 배열 어느 인덱스에 들어가는지 알 수 있을까?

 

마찬가지로 arr [4][3]이라는 코드가 있다. 이 코드에서 x축 항목은 3이었다.

 

이제 arr[7]에서의 7을 3으로  몫과 나머지로 나눈다.

그러면 몫은 2 나머지는 1이 나오고 

 

몫은 y축 나머지는 x축에 대입하면 끝이다.

 

그러면 arr[2][1]이 나온다.

 

●표기법 혼용

 

 

포인터를 사용할 때 *(p+2)=3; 이렇게 사용한다. 그때 (*) 포인터 이 기호는 연산자 우선순위가 낮기 때문에

괄호가 많이 나와서 헷갈릴 때가 많다. 그래서 괄호를 줄이기 위해

p[2]=3; 이렇게 사용이 가능하다. 

마찬가지로 반대로 쓰는 것도 가능하다.

 

char data[5];라고 했을 때

data[2]=3; 이 코드는

 

*(data+2)=3; 이렇게 쓰는 것이 가능하다.

 

이제 이 data 배열을 그림으로 표시해보자.

 

data 배열

위의 그림처럼 data의 그림이 있다. 이 그림에서 설명했듯이 data[0]번째는 data의 시작 주소이고, 이 주소의 표기는

&data[0]으로 표기가 가능하다. 

또한

&*(data+0)으로도 표기가 가능하다.

 

+ &*는 붙어있으면 생략 가능 data+0이라고 해도 되지만 +0도 생략하면 data라고 적는다.

그러면 data라고 적으면 배열의 0번째를 가리키는 코드이다. 

 

둘 다 data의 0번째 시작 주소를 가리키는 코드이다. 

 

+추가) &data[3] 이 코드와 data+3은 같은 코드이다.

 

반대로

 

data[0]는 data의 0번째 안에 있는 데이터를 참조하는 코드이다.

또한

*(data+0)도 같은 표기이다.

 

둘 다 data의 0번째 데이터를 참조하는 코드이다.

 

---

포인터를 배열로 바꾸는 이유는 코드를 단순화시켜서 이해를 좀 더 편하게 하려고 바꾼다.

 

확실히 그렇다. 왜냐하면 *(data+3) 이렇게 사용하는 것보다 data[3] 이렇게 쓰는 게 더 직관적이고 이해하기 편하다.

 

그러면

 

배열을 포인터로 바꾸는 이유는 뭘까?

 

답은 형 변환을 해서 원하는 만큼 사용하려고 쓴다.

 

 

예를 들어 예전에 공부했던 주소 연산을 떠올리면 이해하기 좀 더 편할 것이다.

 

int n;

n=0x12345678;

아래 그림처럼 n은 4byte 배열이 있고 순차적으로 78/56/34/12 이렇게 데이터가 들어간다. 그리고 빨간색으로 표시한 범위만큼 77/33의 데이터를 입력하고 싶으면

 아래 코드처럼 입력하면 된다.

(short)n=0x3377; 

or

*(short*)&n=0x3377;  //일반 변수여서 포인터 사용 x 그래서 &를 사용해서 포인터를 사용 가능하게 만들어 준다.

 

이처럼 배열도 똑같이 바꿀 수 있다.

예를 들어 아래와 같은 코드가 있다.

int data[3];

그러면 그림은 아래와 같다.

3개의 방이 생겼고 그 방은 각각 4등분이 되어있을 것이다. 이때 아래 그림처럼 색칠되어있는 부분에만 데이터를 대입하고 싶을 때는

아래 코드처럼 작성하면 된다.

(short)data[2]=3;

그러나 아래 그림처럼 대입하고 싶으면 어떻게 해야 하는가?

 

이렇게 바꾸고 싶으면 바로 위에 작성했던 배열 표현으로는 바꿀 수 있는 방법이 없다.

그러나 이때 포인터 표기법으로 바꾸면 내가 원하는 곳에 데이터를 대입할 수 있다. 

 

(short)data[2]

=> *(data+2)

=> *((char*)(data+2)+1)

=>*(short*)((char*)(data+2)+1)

위와 같은 과정을 거치면 내가 색칠한 공간에 값을 대입할 수 있다. 우선 data [2]를 포인터 표기법으로 바꾸면 *(data+2)라는 값이 나오고 1칸을 앞으로 가야 하기 때문에 1byte인 char형으로 형 변환을 해준다. 그러면 *((char*)(data+2)+1) 이렇게 코드가 작성된다. 왜 +1이냐면 data는 int 형이기 때문에 +2가 되면 2byte가 아니라 8byte가 늘어난다. 그래서 +1을 해준다. 그리고 마지막으로 short형으로 형 변환시켜서 2byte의 값을 대입한다.

물론 아래 코드처럼 해도 상관없다.

(short)data[2]

=> *(data+2)

=> *((char*)(data+9)

=>*(short*)((char*)(data+9)

자 그럼 한 문제 더 풀어보자

아래 그림처럼 데이터를 대입하려면 어떻게 해야 하는가?

 

이 코드 역시 배열 형식으로 코드를 작성하기에는 무리가 있기에 포인터 표기법으로 작성해야 한다.

data[1]

=>*((short*)(data+1)+1)

위의 코드처럼 작성하면 내가 원하는 곳에 데이터가 들어갈 것이다. 왜냐하면 현재 색칠된 데이터의 위치는 배열로 data[1]의 위치이다. 이 표기법을 포인터로 바꾸면 *(data+1) 이렇게 바뀌고 이 번지는 4번지를 가르킨다. 그리고 short 형식으로 형 변환을 하고 +1을 하면 2byte가 뒤로 밀리기 때문에 내가 색칠한 부분이 시작 부분이 될 수 있다.

 

 

또 다른 코드를 보자.

 

data[1]

=>*((short*)(char*)(data+6)

이렇게 해도 정답이다. data의 0번지부터 +6을 하면 내가 색칠한 부분이 시작 부분이 되기 때문에 short로 형 변환하면 원하는 답이 나온다.

 

마지막으로 이런 것도 가능하다.

 

data[1]

=>*((short*)(data+2)-1)

*(data+2) 즉 data[2]번지의 시작 주소로 옮겨지고 short의 크기만큼 뺄 수 도있다. 그러면 위에 답들과 같은 결괏값이 나온다.

 

 

● 2차 포인터 가기 전 예열

 

지금부터 쓴 것들은 전부 이해하고 외워야 한다. 수기로 10번 이상은 쓸 것 

 

1

만약 아래와 같은 코드가 있다.

char temp [3][4];

temp [1][2]=5;

이 표현은 temp의 (2,1)의 좌표에 5를 대입하라는 뜻이다. 이제부터 같은 뜻이지만 3가지의 서로 다른 표현을 써보겠다.

 

 

 

2

 

temp [1][2]에서 (temp [1])[2] 이 괄호는 생략됐다고 볼 수 있다. 그럼 괄호 안에 있는 값을 포인터 표기법으로 바꿔보자.

(temp [1])[2]=5;

=>(*(temp+1))[2]=5;

위의 코드와 같이 나온다. 그러나 *(temp+1)[2] 이렇게 사용하면 안 된다. 왜냐하면 []의 연산자 순위가 *보다 높기 때문이다.

 

ps) 방금 *(temp+1)[2]은 잘못된 표현인데 컴파일러 상에서는 잘못된 표현이 아니라고 해석한다. 그래서 에러가 나지는 않지만 원하는 결괏값이 절대 나올 수 없다. 그러면 이 값은 어디에 저장되는지 알아보자.

연산자 우선순위

위의 그림처럼 컴파일러가 인식하는 연산자 우선순위이다. 괄호 안의 덧셈이 먼저 실행되고 []가 두 번째, 포인터가 마지막 순서이다.

 

*((temp+1)[2])과 같은 뜻이다. 

 

그리고 []는 포인터 표기법으로 변형이 가능하므로

*(*((temp+1)+2))라는 값이 나온다.

이 값은 *(*((temp+3))과 같다.

이제 배열 표기법으로 바꾸면 *tmep [3]=5가 되고 이 값은

*(temp [3]+0)과 같기 때문에 temp [3][0]=5라고 표기할 수 있다.

 

순서를 정리하면 아래 코드처럼 된다.

*(temp+1)[2]

=>*((temp+1)[2])

=>*(*((temp+1)+2))

=>*(*((temp+3))

=> *tmep[3]

=>*(temp [3]+0)

=> temp [3][0]

 

 

3(치환 문)

 

2번과 마찬가지로 (temp [1])[2]=5;라는 코드가 있다. 그러나 2번과는 다르게 (temp [1])를A로 치환하여 작성해보겠다.

그러면 A [2]=5; 가 되고 포인터 표기법으로 바꾸면 *(A+2)=5; 

치환을 풀면 *(temp [1]+2)=5;라고 쓸 수 있다.

 

정리하자면

temp [1][2]=5;

=>(temp [1])[2]=5;

=>(temp [1])를A로 치환

=> A[2]=5;

=>*(A+2)=5;

=>*(temp [1]+2)=5;

이렇게 쓰면 복잡한 코드도 좀 더 직관적으로 볼 수 있어서 보기 편하다.

 

 

4

 

3번째 마지막에 있는 코드를 한 번 더 포인터 표기법으로 변형하는 것이다.

*(temp [1]+2)=5;

=>*(*(temp+1)+2)=5;

 

+추가) 1 포인터 배열이란?

 

int *p[3]; <- 이 코드는 무슨 뜻일까?

 

이 뜻은 p[3]의 배열 각각이 int *라는 뜻이다.

 

쉽게 설명해서 우리가 배열을 사용하는 이유는 int a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8 이러한 막일보다는

int arr[8]; 이렇게 쓰면 훤씬 간편하다.

 

마찬가지로 좀 더 단순하게 하기 위해 포인터도 여러 번 사용하는 상황이 있을 수 있으니까

배열처럼 한 번에 묶어쓰자 라고 하는 게 포인터 배열(포인터를 항목으로 가지는 배열)이다.

 

 

+추가) 2 포인터 배열을 왜 쓸까?

 

int data[3][5]; 라는 코드가 있는데 이 3과 5는 상수값(고정된 값)이다.

3과 5 둘 중 하나라도 바꾸면 소스 전체를 바꾸고 다시 빌드를 해야 한다. 왜냐하면 스택 프레임에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.

 

그렇기 때문에 이 둘 중 1개라도 변수 처리할 수 있게 하기 위해 사용하는 것이 포인터 배열이다.

원래는 2개 다 변수 처리하는 것이 좋다. 그러나 사람들 실력이 안돼서 타협하는 것이 1개만 바꾸는 것이다.

 

data[3][5]의 그림

위의 그림은 data [3][5]의 모양이다. 그러나 이 코드는 아까도 말했듯이 고정된 값이기 때문에 코드를 바꿀 일이 있을 시 곤란할 수 있다. 그럼 포인터 배열을 사용해서 만들어보자.

 

먼저 int*p[3];이라는 코드가 있고 이 코드로 이차원 배열의 모양을 만들려면 아래와 같은 코드를 작성해야 한다.

p[0]=(int*)malloc(sizeof(int)*5);

p[1]=(int*)malloc(sizeof(int)*5);

p[2]=(int*)malloc(sizeof(int)*5);

이렇게 코드를 작성하면 아래 그림과 같다.

int *p[3]의 그림

이렇게 되면 [상수][상수]가 아닌 [상수][변수]로 바꿀 수 있기 때문에 좀 더 프로그램 수정에 용이할 수 있다.

아래 그림처럼 *5를 *num으로 바꿀 수 있다는 소리이다. 그러면 scanf함수로 사용자의 입력을 받아서 수정 가능

 

*5를 *num으로 수정 가능

그럼 다른 방식으로 int data[3][5]를 표현해보겠다. 

 

int *p;

p=(int*)malloc(sizeof(int)*3*5);  

=> 변수화

p=(int*)malloc(sizeof(int)* x * y);

위의 코드처럼 작성하면 값을 참조할 때 이차 배열에서 배웠던 공식을 쓰면 된다.

 

*(p+y+x의 항목 개수+x)

 

이렇게 구성하면 이차 개념을 사용할 필요가 없다.

 

또 다른 방법은 int[*p][5]; 이렇게 선언하는 것이다. 만약 data[2][1]에 데이터를 대입한다고 하면

방금 쓴 공식을 대입하면 된다.

 

그러면 다른 방법으로 [2][1]에 대입한다고 하면 (*(p+2))[1]=5; 이렇게 적으면 된다. 이 코드는 p[2][1]로 바꿀 수 있다.