구조체 포인터 사용법 & 예제 총정리

1. 구조체란?

구조체(Structure)는 서로 다른 데이터 타입을 가지는 여러 변수를 묶어 하나의 개체로 정의하는 데 사용되는 C 프로그래밍 언어의 데이터 구조이다. 구조체는 사용자가 직접 정의한 데이터 타입으로, 프로그램 내에서 특정 데이터 구조를 표현하고 저장하는 데 유용하다.

구조체는 일반적으로 여러 변수들이 하나의 논리적인 단위를 이루는 경우에 사용된다. 예를 들어, 학생의 정보를 표현하기 위해 이름, 학번, 성적 등의 다양한 데이터를 함께 저장해야 할 때 구조체를 사용할 수 있다. 구조체를 사용하면 이러한 변수들을 하나의 구조체 변수로 묶어서 처리할 수 있게 된다.

구조체는 일반적으로 다음과 같이 선언된다.

struct 구조체이름 {
    데이터타입 멤버변수1;
    데이터타입 멤버변수2;
    // ...
};

예를 들어, 학생 정보를 저장하기 위한 구조체는 다음과 같이 선언할 수 있다.

struct Student {
    char name[20];
    int studentID;
    float grade;
};

위의 예제에서 "Student"는 구조체 이름이고, "name", "studentID", "grade"는 구조체의 멤버 변수들이다. 이렇게 정의된 구조체를 사용하기 위해서는 해당 구조체의 변수를 선언해야 한다. 구조체 변수도 일반 변수와 마찬가지로 선언 및 초기화할 수 있다.

구조체는 프로그램에서 복잡한 데이터를 표현하고 관리하는 데 유용한 도구로 활용될 수 있으며, 구조체 포인터를 통해 간접적으로 구조체에 접근하는 것도 가능하다. 이에 대해 자세히 알아보자.

2. 구조체 포인터의 개념

구조체 포인터(Structure pointer)는 구조체 변수의 주소를 가리키는 포인터이다. 이를 통해 구조체 변수에 간접적으로 접근하고, 구조체의 멤버 변수에 접근할 수 있다.

구조체 포인터는 일반적인 포인터와 마찬가지로 선언되며, 구조체 포인터로 선언된 변수는 구조체 변수의 주소를 저장할 수 있다. 구조체 포인터의 선언은 다음과 같이 할 수 있다.

struct 구조체이름 *포인터변수;

예를 들어, 위에서 정의한 "Student" 구조체 변수에 대한 포인터를 선언하려면 다음과 같이 할 수 있다.

struct Student *ptr;

구조체 포인터를 사용하면 다음과 같은 장점이 있다.

• 구조체의 멤버 변수에 접근할 때, 포인터를 사용하여 간접적으로 접근할 수 있다.
• 구조체의 크기가 큰 경우, 포인터를 사용하여 구조체를 전달하거나 참조할 때 메모리의 효율성을 높일 수 있다.
• 동적 메모리 할당을 통해 구조체 객체를 생성할 때 편리하게 사용할 수 있다.

구조체 포인터를 사용하는 방법에 대해서는 다음 단락에서 자세히 알아보자.

3. 구조체 포인터 사용법

구조체 포인터를 사용하여 구조체 변수에 간접적으로 접근하고 멤버 변수에 접근하는 방법을 살펴보자.

3.1 구조체 포인터 선언

구조체 포인터는 구조체 변수의 주소를 저장하기 때문에, 구조체 변수가 선언되어 있어야 한다. 구조체 포인터의 선언은 다음과 같이 할 수 있다.

struct 구조체이름 *포인터변수;

3.2 구조체 포인터 초기화

구조체 포인터는 선언과 동시에 구조체 변수의 주소를 저장하거나, 나중에 구조체 변수의 주소를 할당하여 초기화할 수 있다.

struct 구조체이름 변수;
struct 구조체이름 *포인터;
포인터 = &변수;

또는

포인터 = malloc(sizeof(struct 구조체이름));

구조체 포인터가 가리키는 구조체 변수에 접근하려면 "→" 연산자를 사용하여 멤버 변수에 접근할 수 있다. 예를 들어, "Student" 구조체에서 이름 멤버 변수에 접근하려면 다음과 같이 사용할 수 있다.

포인터->이름;

3.3 구조체 포인터를 이용한 동적 메모리 할당

구조체 포인터를 통해 동적으로 메모리를 할당하여 구조체 객체를 생성할 수 있다. 동적 할당을 사용하는 경우, 구조체 포인터를 선언한 후에 malloc() 함수를 사용하여 메모리를 할당하고, 할당된 주소를 구조체 포인터에 저장한다. 예를 들어, "Student" 구조체를 동적으로 생성하는 방법은 다음과 같다.

struct Student *ptr;
ptr = malloc(sizeof(struct Student));

이제 구조체 포인터를 이용하여 동적으로 할당된 구조체에 접근할 수 있다.

3.4 구조체 포인터의 사용 예시

다음은 구조체 포인터를 사용하여 구조체 변수에 접근하는 간단한 예시이다.

#include <stdio.h>

struct Student {
    char name[20];
    int studentID;
    float grade;
};

int main() {
    struct Student stu;
    struct Student *ptr;

    ptr = &stu;

    strcpy(ptr->name, "John Doe");
    ptr->studentID = 12345;
    ptr->grade = 80.5;

    printf("Name: %s\n", ptr->name);
    printf("Student ID: %d\n", ptr->studentID);
    printf("Grade: %.2f\n", ptr->grade);

    return 0;
}

위의 예시에서는 "Student" 구조체 변수 "stu"와 "ptr"이라는 구조체 포인터를 선언한다. "ptr"을 통해 구조체 변수인 "stu"의 멤버 변수에 접근하여 값을 설정하고, 출력한다.

구조체 포인터를 사용하면 구조체 변수에 쉽게 접근할 수 있으며, 동적 메모리 할당과 함께 사용하면 유용하게 활용할 수 있다.

4. 구조체 포인터를 활용한 예제

이제 구조체 포인터의 활용 예제를 살펴보자. 예를 들어, 학생들의 정보를 입력받아 구조체 배열에 저장하고, 학생들의 정보를 출력하는 프로그램을 작성해보자.

#include <stdio.h>

struct Student {
    char name[20];
    int studentID;
    float grade;
};

int main() {
    struct Student students[3];
    struct Student *ptr;

    ptr = students;

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("Enter name: ");
        scanf("%s", (ptr + i)->name);

        printf("Enter student ID: ");
        scanf("%d", &(ptr + i)->studentID);

        printf("Enter grade: ");
        scanf("%f", &(ptr + i)->grade);
    }

    printf("\n\n");

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("Name: %s\n", (ptr + i)->name);
        printf("Student ID: %d\n", (ptr + i)->studentID);
        printf("Grade: %.2f\n\n", (ptr + i)->grade);
    }

    return 0;
}

위의 예제에서는 "Student" 구조체 배열 "students"와 그에 대한 구조체 포인터 "ptr"을 선언한다. "ptr"은 "students" 배열의 첫 번째 요소를 가리키도록 초기화된다.

for 문을 사용하여 사용자로부터 학생들의 정보를 입력받아 "students" 배열에 저장한다. 구조체 배열에 간접적으로 접근하기 위해 구조체 포인터를 사용하고, "ptr + i"를 통해 각 요소에 접근한다.

마지막으로, for 문을 사용하여 "students" 배열의 내용을 출력한다. 다시 한 번 구조체 포인터를 이용하여 각 요소에 접근하고, 해당 요소의 멤버 변수를 출력한다.

구조체 포인터를 활용하여 구조체 배열에 접근하면, 메모리의 효율성을 높일 수 있고, 반복문을 돌면서 각 요소에 접근하기가 편리해진다. 이를 통해 구조체 배열을 보다 효율적으로 다룰 수 있다.

5. 구조체 포인터 사용 시 주의할 점

구조체 포인터를 사용할 때 주의해야 할 몇 가지 사항이 있다.

1. 구조체 포인터를 초기화할 때에는 실제로 구조체 변수가 존재해야 한다. 즉, 구조체 변수를 먼저 선언하고 그 주소를 구조체 포인터에 할당해야 한다. 만약 구조체 변수가 선언되지 않은 상태에서 구조체 포인터를 사용하면, 정의되지 않은 동작을 초래할 수 있다.

2. 구조체 포인터를 사용할 때에는 메모리를 할당해야 하는지에 대해 고려해야 한다. 예를 들어, 동적으로 생성된 구조체를 가리키는 구조체 포인터인 경우, 메모리를 할당하지 않은 상태에서 포인터를 사용하면, 할당되지 않은 메모리 영역을 참조하게 되어 오류가 발생할 수 있다.

3. 구조체 포인터를 사용할 때에는 "->" 연산자를 사용하여 멤버 변수에 접근해야 한다. 이는 포인터가 가리키는 구조체 변수에 간접적으로 접근하기 위함이다. 만약 "." 연산자를 사용하여 접근하면, 포인터 자체의 주소에 대해 해당 멤버 변수에 접근하게 되어, 원하지 않는 동작이 발생할 수 있다.

4. 메모리를 동적으로 할당하여 구조체를 생성한 경우, 사용이 끝난 후 메모리를 해제해 주어야 한다. 이는 메모리 누수를 방지하기 위함이다. 구조체 포인터가 가리키는 구조체를 사용한 후에는 항상 메모리를 해제하는 과정을 추가해야 한다.

구조체 포인터를 사용할 때는 위의 주의사항을 숙지하고 사용해야 한다. 이를 통해 더욱 안전하고 효율적인 프로그램을 작성할 수 있다.