[C++] 포인터와 참조자

📍 포인터란?

메모리의 "주소값"을 저장하는 변수

변수가 데이터를 저장하는 메모리의 공간이라면, 포인터는 그 변수를 가리키는 변수라고 할 수 있다.

변수 앞에 *을 붙여서 선언한다.

 

▶ 그렇다면, 포인터를 사용하는 이유?

다른 프로그램이나 파일에서 참조 시, 복사본이 아닌 진짜 해당 변수에 접근하기 위함.

주소 연산자 & : 변수의 주소값 반환 ( = 연산자 뒤에 쓰임. 변수 이름 뒤에 사용됨 )
포인터 * : 변수의 주소를 가리킴 (&변수를 통해 변수의 주소를 가져올 수 있음)
역참조 * : 포인터 변수가 가리키는 주소에 있는 값을 가져옴

int i를 함수의 파라미터로 줬을 때, 실제 i 에 접근하여 값 가져오지 않고, 복사하여 연산함.

따라서 포인터를 이용해 변수의 주소에 직접 접근하여 진짜 해당 변수에 접근

/* 주소 연산자 &와 포인터의 쓰임 */
int a = 5;
int* b = &a // b: a의 주소를 가리키는 포인터

포인터 타입 변수는 변수 자체의 값을 수정한다고 하여 원래 값도 수정되지 않는다.

포인터 타입의 변수가 가리키는 곳까지 * 를 이용하여 역참조(dereference)하여야 원래 값이 수정된다.

/* 예시 */

int a = 7;
int* b = &a; // a의 주소를 b에 저장
b = 10; // a를 출력하면, 여전히 7이다. 즉, b의 값을 수정한다고 하여 a에 변화 x

int* b = a;
(*b) = 10; // a를 출력하면 10으로 값이 변함.

 

📍 참조자란?

변수의 별칭(alias)과 같은 존재. 변수의 메모리 위치를 직접 참조

포인터와 유사하지만, NULL 값을 가질 수 없고, 선언과 동시에 참조할 변수를 반드시 지정해야 한다.

또한, 한 번 변수를 참조했다면, 이후 다른 변수를 참조하는 것으로 바꿀 수 없다.

 

▶ 그렇다면, 참조자를 사용하는 이유?

함수의 형식 매개변수 등에 사용하여 복사본이 아닌, 원본 데이터를 갖고 작업하기 위함

복사본을 만들어서 생기는 오버헤드 또한 방지할 수 있다.

즉, 참조 변수 =  해당 변수의 주소를 직접 가리키는 다른 이름의 변수

참조 연산자 & : 왼쪽의 변수가 오른쪽의 별명임을 나타냄. ( = 연산자 왼쪽에 쓰임 )

원본 데이터를 가지고 작업하기 때문에, 참조 변수의 값을 수정하면 원본 변수의 값 또한 변한다.

int a = 7;
int& b = a; // b는 a의 별명이라 할 수 있다.
b = 5; // a를 출력해보면 a도 5가 되어, b를 수정하면 a도 수정됨을 알 수 있다.

별명과 같은 존재이기 때문에 메모리 상에 공간이 할당되지 않는다.

 

▶ 함수에 대한 참조자

#include <iostream>

using namespace std;

int change_val(int &p) { // int& p = number와 마찬가지
  p = 3;

  return 0;
}
int main() {
  int number = 5;

  cout << number << endl; // 출력 결과 number = 5
  change_val(number);
  cout << number << endl; // 출력 결과 number = 3 (바뀌어있음)
}

 

▶ 상수에 대한 참조자

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  //int &ref = 4;
  /* Error !
  	ref = 5; 가 가능해지기 때문.
    따라서 상수를 참조하고 싶다면 const를 사용하여야 한다. */
    
  const int& ref = 4;
  int a = ref;

  cout << a << endl; // 출력 결과 a: 4
}

 

▶ 레퍼런스의 배열 & 배열의 레퍼런스

결론부터 말하자면 전자는 불가하나, 후자는 가능하다.

C++ 상에서 배열 arr을 선언 시, 배열의 이름 arr은 첫 번째 원소의 주소값으로 변환 가능하여야 한다.
ex) arr[1]과 *(arr+1)이 서로 바뀌어서 처리 가능
>> 메모리 상에서 해당 원소가 존재함을 의미

그러나 참조자는 메모리 상에 존재하지 않아 공간을 차지 X

배열의 레퍼런스는 가능하다.

int arr[3] = {1, 2, 3};
int(&ref)[3] = arr;