[C/C++] 9. 배열(feat. vector & array)

 

 

 

고전적인 c강의에서는 배열과 포인터를 같이 설명한다. 배열의 이름이 곧 배열의 첫 번째 주소를 의미하는 포인터로도 쓰일 수 있기 때문이다. 배열 챕터에서는 언어에서 기본으로 제공하는 배열의 사용 방법과 Standard library를 사용하는 방법을 소개한다. 포인터는 다음 챕터에서 소개하겠다.

 

 

✅ 배열

   C/C++에서 배열 선언과 쓰임은 다음과 같다.

#include <iostream>

void changeVal(double* d)
{
    d[4] =  6.0;
}

void changeColor(Car* cars)
{
    cars[1].color = "blue";
}

int main()
{
	double d[5] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
	Car cars[3];
	int arr[] = {7,8,9};
    
	changeVal(d);
	changeColor(cars);
    
	std::cout << d[4] << " " << cars[1].color << " " << *(arr + 1);
}

// 실행 결과: 6.0 blue 8

 

  5개짜리 double 배열과 사용자 클래스 Car 3개짜리 배열을 만들었다. 배열의 길이는 고정되어 있고, 길이를 변경해야 할 경우 다시 만들어야 한다. 또한 배열 개수를 넘어가는 index에 접근하려고 할 경우 out of bound 때문에 프로그램이 죽을 수도 있다. 배열 선언 시 대괄호에 배열길이를 명시적으로 적지 않더라도 초기화 구문으로 3개를 인지하고 배열 길이를 3개로 잡게 된다. 만약 arr 선언부에서 초기화를 뺀다면 컴파일 에러가 발생할 것이다.

코드 상에서 배열의 변수 d라는 이름으로 접근할 경우, 메모리상의 5개의 연결된 double의 40byte 중 첫 번째 주소를 나타낸다. 때문에 changeVal에 배열이름으로만 파라미터로 넣어도 실제 값이 바뀐다. changeVal의 매개변수는 포인터변수로써 실제 넣는 인자값은 주소가 들어가야 한다. 배열의 이름 자체가 시작주소를 의미하는 것을 알 수 있다. *(arr+1)도 마찬가지로 arr은 배열의 시작주소이며 +n을 하면 n번째 값이 있는 곳의 주소를 나타낸다. 나는 값을 출력하고 싶기 때문에 포인터의 값에 접근하는 *연산자를 붙였다. 포인터에 대한 쉬운 설명을 보고 싶으면 여기를 참고하자.

  클래스 또한 멤버변수의 size만큼 메모리에 올라간다. 만약 내가 만든 클래스의 멤버변수가 int 1개, double 1개인 경우, 12byte를 차지하며 3개의 배열로 만들었을 때 36byte가 메모리에 올라가게 된다.

  int arr[3][5]와 같이 2중 배열 또는 그 이상 n중 배열도 사용가능하다. 하지만 개발하는 사람 입장에서 직관적이지 않으며 빈도가 낮아서 자세히 다루지 않겠다.

 

 

✅ std::array와 std::vector

  모던 C++에서는 C에서 쓰던 일반 배열을 쓰는 것 보다도 Standard library를 추천한다. std::array와 std::vector의 가장 큰 차이점은 고정길이 배열과 가변길이 배열에 있다. 내부적으로는 둘 다 기본 배열을 사용하지만 사용자 인터페이스 단에서는 std::array는 선언 시 길이를 지정해 주고, std::vector는 길이를 지정하지 않다. 다음 예시를 보자.

 

#include <array>
#include <vector>
#include <iostream>

class Point
{
public:
    Point(double _x, double _y) : x(_x), y(_y)
    double getX() const { return x; }
    double getY() const { return y; }
private:
    double x;
    double y;
};

int main()
{
    std::array<int, 5> arr = { 1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<Point> vec;

    arr[2] = 11;

    Point p1(5.1, -3.8);
    vec.push_back(p1);

    vec.push_back(Point(-1.1, 2.2));

    std::cout << "arr size: " << arr.size() << ", arr[2] : " << arr[2] << endl;
    std::cout << "vec size: " << vec.size() << ", vec[1] : " << vec[1].getX() << "," << vec[1].getY() << endl;
}

// 실행결과: arr size: 5, arr[2] : 11
//          vec size: 2, vec[1] : 5.1,-3.8

 

array는 선언시 고정 길이의 사이즈를 두 번째 템플릿 인자에 넣어주어야 한다. 첫 번째 인자는 array, vector에 들어갈 타입을 넣으면 된다.

 

std::array와 std::vector는 클래스로 구현된 것이므로 인터페이스 함수를 사용해서 제어할 수 있다. 꽤나 편리한 기능이 많기도 하고 검증된 컨테이너기 때문에 필요할 때 참고해서 사용하자. cppreference의 공식 문서는 아래와 같다.

 

https://en.cppreference.com/w/cpp/container/array

std::array - cppreference.com

https://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector

std::vector - cppreference.com

 

나도 배열을 써야하는 경우는 100% array와 vector만 사용한다. C에서 제공하는 기본 배열의 경우 예외처리도 깔끔하지 않고, 직관적이지 않기 때문이다. 게다가 standard library를 사용하는 데 있어 이점이 훨씬 많기 때문에 안쓸 이유가 없다.