[C/C++] C언어에서 배열 Decay란? 포인터 변환의 원리와 주의사항

1. 배열 Decay(포인터 변환)란?

C나 C++에서 배열은 특정 조건에서 포인터로 변환되며, 이를 배열 Decay라고 부릅니다. 배열 Decay는 배열의 타입 정보와 크기 정보가 손실되고, 배열의 첫 번째 요소를 가리키는 포인터로 변환된다는 점에서 중요한 개념입니다.

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2. 배열 Decay의 특징

1. 타입 손실 배열 int numbers[5]는 원래 int[5] 타입이지만 Decay 후 int* 타입으로 변환됩니다.
2. 크기 정보 손실 Decay된 배열은 원래 배열의 크기 정보를 잃습니다. 예를 들어:

int numbers[5];
printf("%zu\n", sizeof(numbers));  // 20 (5 * sizeof(int))
int *ptr = numbers;
printf("%zu\n", sizeof(ptr));      // 8 (포인터 크기)

3. 배열과 포인터의 차이 배열은 메모리에서 고정된 크기를 가지는 데이터 블록이고, 포인터는 특정 메모리 주소를 가리킵니다. Decay는 이러한 배열을 포인터처럼 다룰 수 있도록 변환합니다.

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3. 배열 Decay가 발생하는 상황

1. 함수 호출 시 배열이 함수 인수로 전달될 때, 배열은 포인터로 Decay됩니다.

void func(int *arr) { /* ... */ }
int numbers[5];
func(numbers);  // 배열 Decay 발생

2. 포인터 연산 배열이 대입 연산자를 통해 포인터로 사용될 때 Decay가 발생합니다.

int numbers[5];
int *ptr = numbers;  // Decay 발생

3. 표현식에서 배열이 산술 연산 등에 사용되면 포인터로 변환됩니다.

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = numbers + 2;  // numbers는 Decay되어 포인터로 작동

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4. Decay가 발생하지 않는 경우

1. sizeof 연산 배열 자체가 전달되므로 Decay가 발생하지 않습니다.

int numbers[5];
printf("%zu\n", sizeof(numbers));  // 배열의 전체 크기 반환

2. 참조 전달(C++만 해당) 배열을 참조로 전달하면 Decay를 방지할 수 있습니다.

void func(const int (&arr)[5]) {
    printf("%zu\n", sizeof(arr));  // 배열의 크기 반환
}
int numbers[5];
func(numbers);

3. & 연산 배열 주소를 명시적으로 참조하면 Decay가 발생하지 않습니다.

int numbers[5];
int (*ptr)[5] = &numbers;  // Decay 없음, 배열 전체를 참조

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5. 배열 Decay의 주의사항

• 배열 크기 손실로 인해 메모리 초과 접근이 발생할 수 있습니다. 배열 크기가 필요한 경우 명시적으로 크기를 전달하거나 참조를 사용하는 것이 좋습니다.
• 함수 설계 시 신중함 필요: 배열이 포인터로 변환되므로, 함수 내부에서 배열의 크기를 추적해야 합니다.

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결론

배열 Decay는 C와 C++에서 배열과 포인터 간의 유연한 사용을 가능하게 하는 중요한 메커니즘입니다. 하지만 크기 손실과 같은 한계도 있으므로 이를 이해하고 적절히 사용하는 것이 중요합니다.

 

Reference

https://stackoverflow.com/questions/1461432/what-is-array-to-pointer-conversion-aka-decay