[C언어] 변수의 영역과 데이터 전달

이가영·2023년 9월 18일

C언어

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자동변수

지금까지 하나의 함수 안에서 선언한 변수는 자동변수이다.
-> 함수 input 값으로 선언된 변수
-> 함수 내부에서 선언된 변수
사용볌위는 하나의 함수 내부이다.
-> 중괄호 {} 내부
생존기간은 함수가 호출되어 실행되는 동안이다.
메모리에서의 위치는 스택영역이다.
-> LIFO (last-in-first-out)
자동초기화 되지 않으므로 쓰레기값이 존재

자동변수의 생존기간

자동변수는 함수가 호출되어 변수 선언문이 실행될 때 메모리에 기억공간이 할당된다.
-> 세 개의 자동변수를 사용하는 함수의 예(매개변수==자동변수)
int sum(int a, int b)
{
	int res; //메모리가 stack에서 생성
    res=a+b;
    return res;
}
자동변수는 함수가 리턴되고 나면 더 이상 사용되지 않는 기억공간이므로 리턴될 때 메모리에서 사라진다.

기억공간의 할당과 회수

자동변수의 할당과 회수는 하나의 함수 내에서도 발생
-> 함수 내에서 새로운 블록을 열고 변수를 선언하면 그 블록이 끝날 때 변수는 사라진다. 결국 변수의 사용범위는 블록 내부이다.

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a=10, b=20;  //메인함수 블록에 선언된 변수
    printf("바꾸기 전 a : %d, b : %d\n", a, b);
    {                 //새로운 블록의 시작
    	int temp;     //안쪽 블록에 선언된 변수
        temp = a;   //temp는 이 블록에서만 사용가능, 나가면 사용 불가능
        a=b;
        b=temp;
    }               //블록이 끝나면서 temp변수는 사라진다.
    printf("바꾼 후 a : %d, b : %d\n", a, b); 
    return 0;
}

중첩된 블록에서 같은 이름의 변수를 사용할 경우

중첩된 블록에서 같은 이름의 변수를 선언하면 가장 가까운 블록에 선언된 변수에 우선권이 있다.

#include <stdio.h>
int main()
{
	int val=10;  //1번            각 변수의 사용범위는 
    {                         //  변수가 선언된 블록의
		int val=20;  //2번        끝까지이다.
        {
			val++;  //가장 가까이 선언된 2번 변수를 사용
        }
        printf("val : %d\n", val);
    }
    printf("val : %d\n", val);
    return 0;
}
->출력결과
val : 21   //2번 출력
val : 10   //1번 출력

자동변수가 메모리에 할당되는 방법

자동변수는 함수의 호출 순서에 따라 할당되고 리턴될 때 회수된다.
따라서 가장 나중에 할당된 자동변수가 가장 먼저 사라진다.
-> 메인함수 A, B로 구성된 함수들의 호출과 리턴 예

자동변수는 함수의 호출과 리턴 규칙에 맞게 메모리의 스택 영역에 할당된다.

함수들 간의 데이터 전달 방법

자동변수는 사용범위가 하나의 함수로 제한되기 때문에 함수들 간의 데이터 공유 방법이 필요하다.
-> 값을 복사해서 넘겨주는 방법 : call by value
-> 포인터를 사용하는 방법 : call by pointer

값을 복사해서 넘겨준다(call by value)

일반적인 함수의 호출방법으로 호출함수의 전달인자가 피호출함수의 매개변수에 복사된다.

피호출함수는 리턴할 때 리턴값을 복사하여 호출함수로 전달한다.
#include <stdio.h>
int add_ten(int);
int main()
{
	int a=10;
    a=add_ten(a);
    printf("a : %d\n", a);
    return 0;
}
int add_ten(int b)
{
	b=b+10;
    return b;
}

포인터를 사용한다(call by pointer)

호출함수에서 변수의 포인터를 전달인자로 주고

피호출함수에서는 이 포인터를 받아 호출함수의 변수를 참조하는 방식이다.
#include <stdio.h>
void add_ten(int *);
int main()
{
	int a=10;
	a=add_ten(&a);
	printf("a : %d\n", a);
	return 0;
}
void add_ten(int *b)
{
	*b = *b+10;
}

연습문제

메인함수에서 숫자 두 개 입력받고 곱하여 출력하는 프로그램

포인터를 리턴하는 함수

피호출함수에서 포인터를 리턴하여 호출함수가 피호출함수의 기억공간을 참조할 수 있도록 할 수 있다.

포인터를 리턴하는 함수는 리턴값의 형태가 포인터형이 된다.
-> int형 변수의 포인터를 리턴하는 경우
int *add_ten(int);  //int형 기억공간의 포인터를 리턴
자동변수의 포인터를 리턴하여 호출함수에서 다시 참조하는 것은 위첨하다
-> 변수 lifetime
#include <stdio.h>
int *add_ten(int);
int main()
{
	int a=10;
    int *ap;
    ap=add_ten(a);
    printf("a : %d\n", *ap); //포인터 변수 ap로 add_ten함수의 변수를 참조
    return 0;
}
int *add_ten(int b)
{
	b+=10;
    return &b; //add_ten함수의 자동변수 b의 포인터를 리턴
}
-> 오류발생
포인터를 리턴하는 경우는 함수가 리턴된 후에도 그 기억공간이 계속 유지되는 경우만 가능하다.
-> 호출함수로부터 포인터를 받아서 다시 리턴하는 경우(문자열 처리 함수들의 예)
char *strcpy(char *A, char *B); //B의 문자열을 A에 복사하고 A를 리턴
char *strcat(char *A, char *B); //B의 문자열을 A에 붙인 후에 A를 리턴
char *gets(char *A); //A에 문자열을 입력하고 A를 리턴
포인터를 리턴하면 좀더 다양한 방식으로 프로그램을 작성할 수 있다.
-> 두 문자열을 붙인 후에 그 결과를 바로 확인하는 예
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char src[80]="빈대";
    printf("결과 : %s\n", strcat(src, "떡"));
    return 0;
}

정적 변수(static variable)

정적변수는 함수가 리턴된 후에도 기억공간이 존재
정적변수는 자료형 앞에 static 예약어를 사용하여 선언

static int sum; -> 정적 변수의 선언

정적 변수는 기억공간의 할당과 초기화가 함수의 호출과 무관하다.

#include <stdio.h>
void increase();
int main()
{
	int i;
    for(i=0; i<5; i++)
    {
		increase();
    }
    return 0;
}
void increase()
{
	static int sum=0; //함수가 호출될 때 싱행하는 게 아니라 프로그램이 시작될 때 실행됨
    sum++;
    printf("sum : %d\n", sum);
}
-> 출력결과
sum : 1
sum : 2
sum : 3
sum : 4
sum : 5

정적변수는 포인터를 리턴할 수 있다.

정적변수는 함수가 리턴된 후에도 그 기억공간이 유지되기 때문에 그 포인터를 리턴하여 호출하는 함수에서 참조할 수 있다.
#include <stdio.h>
int *increase();
int main()
{
	int i;
    int *sp;
    for(i=0; i<5; i++)
    {
		sp=increase();
        printf("sum : %d\n", *sp);
    }
    return 0;
}
int *increase()
{
	static int sum=0; //함수가 호출될 때 싱행하는 게 아니라 프로그램이 시작될 때 실행됨
    sum++;
    return &sum;
}
-> 출력결과
sum : 1
sum : 2
sum : 3
sum : 4
sum : 5
★자동변수는 메모리에서 변수가 사라지기 때문에 더이상 포인터를 가지고 접근할 수 없었는데 정적변수는 리턴 후에도 변수가 유지되기 때문에 포인터를 사용해서 접근할 수 있다.★

연습문제

함수가 호출될 때마다 배열요소의 값을 차례로 리턴하는 함수
-> 즉, 함수가 처음 호출되면 0.1을 리턴하고, 두번쨰 호출되면 0.3을 리턴한다.

줄8 -> 0.1이 시작주소값이 됨
줄20 -> 순서를 기억하도록 사용됨

외부변수

외부변수도 기억공간의 생존기간이 함수의 호출여부와 무관하다.
외부변수는 변수를 함수 밖에 선언
외부변수는 하나의 함수에 속해 있지 않으므로 여러 함수에서 자유롭게 사용할 수 있다.
외부변수를 사용하여 두 변수의 값을 바꾸는 예

#include <stdio.h>
void exchange();
int a, b; //변수를 함수 밖에 선언
int main()
{
	printf("정수값 두 개를 입력 : ");
    scanf("%d%d", &a, &b);
    exchange(); //전달인자 없이 호출된다.
    printf("a : %d, b: %d\n", a, b);
    return 0;
}
void exchange()
{
	int temp; 
    temp=a;  //외부변수 a, b를
    a=b;  //자신의 변수인 것처럼
    b=temp;  //사용한다.
}

외부변수를 사용할 때 주의할 점

외부변수는 여러 함수가 공유하므로 데이터의 안전성을 보장 받을 수 없다. 따라서 외부변수의 값에 변화가 생긴다면 다른 함수에 미치는 영향도 살펴야 한다.

외부변수와 같은 이름의 변수를 함수 내에서 선언하는 경우는 함수내에서 선언된 변수를 우선적으로 참조한다.

연습문제

값을 처리하는 함수

get_next함수
현재 배열요소의 값을 리턴하고 다음 배열 요소로 이동
get_before함수
현재 배열요소의 값을 리턴하고 이전 배열 요소로 이동

-.

extern 지정자

extern 지정자는 컴파일러에게 변수가 현재 범위가 아닌 다른 곳에서 선언되어 있음을 알리는 역할을 한다.
-> 지정된 변수는 반드시 다른 소스 파일에 정의되어 있어야 한다.

주로 외부파일에서 정의된 전역 변수를 현재 파일에서 사용하려고 할 때 사용되는 경우가 많다.

register 지정자

register 지정자는 변수를 레지스터 변수로 만든다.

레지스터 변수는 지역변수만 가능하다.

레지스터 변수는 메모리에 저장되는 것이 아니라 레지스터에 저장된다.

레지스터는 cpu내부에 위치하는 입출력 속도가 매우 빠른 임시 저장 장소라 할 수 있다.
//register1.c
#include <stdio.h>
int main()
{
	register int i;
    int j;
    for(i=0; i<100; i++) j+=i;
    printf("%u %u\n", &i, &j);
    return 0;
}