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61.2 포인터 반환하기

지금까지 함수에서 1, 1.1과 같은 값을 가져왔습니다. 그럼 일반적인 값이 아닌 포인터(메모리 주소)는 어떻게 가져올까요?

포인터를 반환하려면 반환값 자료형과 함수 이름 사이에 * (애스터리스크)를 붙여주면 됩니다.

반환값자료형 *함수이름()
{
    return 반환값;
}

먼저 다음 내용을 소스 코드 편집 창에 입력한 뒤 실행해보세요.

return_pointer_warning.c

#include <stdio.h>

int *ten()    // int 포인터를 반환하는 ten 함수 정의
{
    int num1 = 10;   // num1은 함수 ten이 끝나면 사라짐

    return &num1;    // 함수에서 지역 변수의 주소를 반환하는 것은 잘못된 방법
} //        ↑ warning C4172: 지역 변수 또는 임시 변수의 주소를 반환하고 있습니다.

int main()
{
    int *numPtr;

    numPtr = ten();    // 함수를 호출하고 반환값을 numPtr에 저장

    printf("%d\n", *numPtr);    // 10: 값이 나오긴 하지만 이미 사라진 변수를 출력하고 있음

    return 0;
}

컴파일 결과

return_pointer_warning.c(7): warning C4172: 지역 변수 또는 임시 변수의 주소를 반환하고 있습니다.

먼저 함수 반환값의 자료형을 지정할 때 int *ten()과 같이 int 포인터로 지정했습니다. 그리고 변수를 선언하고 값을 할당한 뒤 변수의 메모리 주소를 반환합니다.

int *ten()    // int 포인터를 반환하는 ten 함수 정의
{
    int num1 = 10;   // num1은 함수 ten이 끝나면 사라짐

    return &num1;    // 함수에서 지역 변수의 주소를 반환하는 것은 잘못된 방법
} //        ↑ warning C4172: 지역 변수 또는 임시 변수의 주소를 반환하고 있습니다.

컴파일을 해보면 지역 변수의 주소를 반환한다면서 컴파일 경고가 발생합니다. 즉, num1은 함수 ten안에서만 사용할 수 있는 지역 변수이며 함수가 끝나면 사라집니다. 그래서 return &num1;과 같이 지역 변수의 주소를 반환하는 것은 잘못된 방법입니다. 초보자들은 이런 실수를 하기 쉬우니 꼭 기억하세요.

출력 결과에서 10이 잘 나오는 것은 예제 프로그램이 매우 간단해서 10이 저장된 변수가 덮어 쓰여지지 않았기 때문입니다(환경에 따라 10이 아예 안나올 수도 있습니다. 그때 그때 달라요). 프로그램이 커지고 복잡해지면 사라진 지역 변수의 공간을 다른 값으로 덮어써버리기 때문에 값이 온전히 유지되지 않습니다.

포인터를 반환하려면 다음과 같이 malloc 함수로 메모리를 할당한 뒤 반환해야 합니다.

return_pointer.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>    // malloc, free 함수가 선언된 헤더 파일

int *ten()    // int 포인터를 반환하는 ten 함수 정의
{
    int *numPtr = malloc(sizeof(int));    // int 크기만큼 동적 메모리 할당

    *numPtr = 10;    // 역참조로 10 저장

    return numPtr;   // 포인터 반환. malloc으로 메모리를 할당하면 함수가 끝나도 사라지지 않음
}

int main()
{
    int* numPtr;

    numPtr = ten();    // 함수를 호출하고 반환값을 numPtr에 저장

    printf("%d\n", *numPtr);    // 10: 메모리를 해제하기 전까지 안전함

    free(numPtr);    // 다른 함수에서 할당한 메모리라도 반드시 해제해야 함

    return 0;
}

실행 결과

10

함수 안에서 malloc 함수로 메모리를 할당한 뒤 역참조로 값을 저장했습니다. 그리고 포인터를 그대로 반환합니다.

int *ten()    // int 포인터를 반환하는 ten 함수 정의
{
    int *numPtr = malloc(sizeof(int));    // int 크기만큼 동적 메모리 할당

    *numPtr = 10;    // 역참조로 10 저장

    return numPtr;   // 포인터 반환. malloc으로 메모리를 할당하면 함수가 끝나도 사라지지 않음
}

이제 main 함수에서 ten 함수를 호출한 뒤 반환된 포인터를 numPtr에 저장합니다. 그리고 numPtr을 역참조해서 값을 출력해보면 앞에서 저장한 10이 잘 출력됩니다. 즉, 다른 함수에서 할당한 메모리라 하더라도 해제하기 전까지는 그대로 사용할 수 있습니다.

int main()
{
    int *numPtr;

    numPtr = ten();    // 함수를 호출하고 반환값을 numPtr에 저장

    printf("%d\n", *numPtr);    // 10: 메모리를 해제하기 전까지 안전함

    free(numPtr);    // 다른 함수에서 할당한 메모리라도 반드시 해제해야 함

    return 0;
}

메모리가 main이 아닌 다른 함수(ten)에서 할당되었다 하더라도 반드시 free 함수로 해제를 해줍니다. 왜냐하면 동적 메모리는 함수를 벗어나도 계속 유지되므로 메모리를 해제하지 않으면 그대로 메모리 누수가 발생합니다. 즉, 메모리가 어디서 할당되었는지는 상관없이 사용이 끝난 메모리는 반드시 해제를 해줍니다.

이번에는 문자열을 반환하고 사용해보겠습니다. 다음 내용을 소스 코드 편집 창에 입력한 뒤 실행해보세요.

return_string.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS    // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>    // malloc, free 함수가 선언된 헤더 파일
#include <string.h>    // strcpy 함수가 선언된 헤더 파일

char *helloLiteral()       // char 포인터를 반환하는 helloLiteral 함수 정의
{
    char *s1 = "Hello, world!";

    return s1;    // 문자열 Hello, world!는 메모리에 저장되어 있으므로 사라지지 않음
                  // 문자열 포인터 리턴
}

char *helloDynamicMemory()    // char 포인터를 반환하는 helloDynamicMemory 함수 정의
{
    char *s1 = malloc(sizeof(char) * 20);    // char 20개 크기만큼 동적 메모리 할당

    strcpy(s1, "Hello, world!");    // Hello, world!를 s1에 복사

    return s1;   // 문자열 포인터 리턴
}

int main()
{
    char *s1;
    char *s2;

    s1 = helloLiteral();
    s2 = helloDynamicMemory();

    printf("%s\n", s1);    // Hello, world!
    printf("%s\n", s2);    // Hello, world!

    free(s2);    // 동적 메모리 해제

    return 0;
}

실행 결과

Hello, world!
Hello, world!

helloLiteral, helloDynamicMemory 함수 두 개를 작성했습니다. 먼저 helloLiteral에서는 문자열 리터럴 "Hello, world!"의 주소를 포인터에 저장한 뒤 반환했습니다. 소스 코드상에 입력한 문자열 리터럴은 실행 파일이 실행될 때 메모리에 저장되므로 함수가 종료되더라도 계속 사용할 수 있습니다.

helloDynamicMemory에서는 문자열 포인터에 동적 메모리를 할당한 뒤 strcpy 함수로 "Hello, world!"를 복사했습니다. 이때는 포인터를 반환하여 문자열을 사용한 뒤에는 반드시 free 함수로 동적 메모리를 해제해야 합니다.

참고 | 포인터형 반환값에서 *의 위치는?

포인터를 반환하는 함수를 정의할 때 * (애스터리스크)의 위치가 조금 모호한 면이 있습니다. 왜냐하면 C 언어에서는 다음과 같이 자료형 쪽에 붙은 것, 중간에 있는 것, 함수 이름 쪽에 붙은 것을 모두 허용하기 때문인데요.

int* one();     // 자료형 쪽에 *이 붙음
int * one();    // *이 중간에 있음
int *one();     // 함수 이름 쪽에 *이 붙음

다른 사람이 만든 C 언어 소스 코드를 보면 *의 위치가 제각각인 것을 볼 수 있습니다. 지금까지 많은 논쟁이 있었지만 *을 붙이는 위치는 개인 취향으로 보는 분위기입니다.

이 책에서는 int *one();과 같이 *을 함수 이름 쪽에 붙이겠습니다.


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