[CS50] 메모리 - 메모리 교환, 스택, 힙

아래 코드에서 함수 swap은 정수 a와 b를 입력받아 서로의 값을 바꾸는 일을 수행한다.

 

main 함수에서는 x에 1, y에 2를 입력하고 swap 함수를 통해 그 두 값을 바꾸려고 하고 있다.

 

과연 의도대로 잘 바뀌어서 출력이 될까?

#include <stdio.h>

void swap(int a, int b);

int main(void)
{
    int x = 1;
    int y = 2;

    printf("x is %i, y is %i\\n", x, y);
    swap(x, y);
    printf("x is %i, y is %i\\n", x, y);
}

void swap(int a, int b)
{
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

위 코드를 컴파일하고 출력해보면 의도와는 다르게 swap 함수를 거친 후에도 x와 y의 값이 바뀌지 않은 채 그대로 출력됨을 알 수 있다.

 

사실 swap 함수는 교환 작업을 제대로 수행하고 있다. 문제는 교환하는 대상이 x, y 그 자체가 아닌 함수 내에서 새롭게 정의된 a, b라는 것이다.

 

a와 b는 각각 x와 y의 값을 복제해서 가지게 되며 서로 다른 메모리 주소에 저장된다.

 

메모리 구조를 이해하면 왜 이런 과정이 생기는지 이해할 수 있다.

 

메모리 안에는 데이터가 저장되는 구역이 나뉘어져 있다.

 

프로그램이 실행될 때 컴파일된 바이너리는 코드 영역에, 전역 변수는 데이터 영역에, 동적 할당된 메모리는 힙 영역에, 그리고 함수 호출 관련 정보는 스택 영역에 저장된다.

 

 

위의 코드에서 a, b, x, y, tmp 모두 스택 영역에 저장되지만 a와 x, b와 y는 서로 다른 위치에 저장된 변수이다.

 

따라서 a와 b를 바꾸는 것은 x와 y를 바꾸는 것에 아무런 영향을 미치지 않는다.

 

 

이 문제를 해결하려면 a와 b를 각각 x와 y를 가리키는 포인터로 지정해야 한다.

#include <stdio.h>

void swap(int *a, int *b);

int main(void)
{
    int x = 1;
    int y = 2;

    printf("x is %i, y is %i\\n", x, y);
    swap(&x, &y);
    printf("x is %i, y is %i\\n", x, y);
}

void swap(int *a, int *b)
{
    int tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}

이제 swap 함수는 포인터 a와 b를 통해 x와 y의 메모리 주소를 직접 받아서 그 주소에 있는 값을 실제로 바뀌게 된다.

 

코드를 컴파일하고 실행하면 swap 함수를 거친 후 x와 y의 값이 바뀌어 출력된다.

 

 

References

모두를 위한 컴퓨터 과학 (CS50 2019)

모두를 위한 컴퓨터 과학 (CS50 2019)