C++ 배열 완전 정복: 선언, 초기화, 포인터 기법

배열이란?

C++에서 배열은 같은 데이터 타입의 요소를 담는 고정 크기의 연속된 메모리 블록입니다. 인덱스 0부터 시작하여 각 값에 접근할 수 있는 단일 변수로 값의 모음을 나타낸다고 볼 수 있습니다.

배열은 관련 값을 그룹화하여 데이터 처리를 단순화하고, 효율적인 순회, 임의 접근, 대량 연산을 가능하게 합니다.

왜 배열을 사용하는가?

배열의 장점:

• 동질적 데이터의 간결한 표현
• 상수 시간 인덱스 접근 (O(1))
• 순차 또는 행렬 스타일 처리가 필요한 알고리즘에 자연스럽게 적합

배열 선언

문법:

type arrayName[arraySize];

• type: 유효한 C++ 데이터 타입 (예: int, double, char)
• arrayName: 배열 식별자
• arraySize: 요소 수를 지정하는 양의 정수

예: int age[5];는 5개의 정수를 위한 공간을 생성합니다.

배열 초기화

값은 선언 시 또는 나중에 설정할 수 있습니다:

int age[5] = {19, 18, 21, 20, 17};

arraySize를 생략하면 컴파일러가 크기를 추론합니다:

int age[] = {19, 18, 21, 20, 17};

개별 요소는 인덱스로 할당 가능:

age[3] = 20; // 4번째 요소

배열 타입

• 1차원 배열 (1D)
• 다차원 배열 (2D, 3D, …)
• 배열 포인터

1차원 배열

표준 선형 저장소:

int age[5] = {19, 18, 21, 20, 17};

순회 예제:

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int age[5] = {19, 18, 21, 20, 17};
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        cout << age[i] << "\n";
    }
    return 0;
}

출력:

2차원 배열 (행렬)

문법: type arrayName[rows][cols];

int matrix[2][3] = {{0, 2, 1}, {4, 3, 7}};

접근 패턴: matrix[row][col]. 순회:

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a[3][2] = {{0, 2}, {1, 4}, {3, 7}};
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        for (int j = 0; j < 2; ++j) {
            cout << "a[" << i <<"] [" << j <<"] = " << a[i][j] << endl;
        }
    }
    return 0;
}

출력:

3차원 배열

데이터 큐브를 표현:

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a[2][3][2] = { {{4, 8}, {2, 4}, {1, 6}}, {{3, 6}, {5, 4}, {9, 3}} };
    cout << "a[0][1][0] = " << a[0][1][0] << "\n";
    cout << "a[0][1][1] = " << a[0][1][1] << "\n";
    return 0;
}

출력:

배열 포인터

배열 이름은 첫 번째 요소에 대한 포인터로 변환됩니다. 예:

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int age[5] = {19, 18, 21, 20, 17};
    int *p = age; // p는 age[0]을 가리킴
    cout << "Address: " << p << "\n";
    cout << "First value: " << *p << "\n";
    return 0;
}

포인터 연산으로 접근:

for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    cout << "*(p + " << i <<") = " << *(p + i) << endl;
}

요소 접근

인덱스 연산자 [ ] 사용:

int john = age[2]; // 세 번째 요소

전체 예제:

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int age[5] = {19, 18, 21, 20, 17};
    int john = age[2];
    cout << "The age of John is: " << john;
    return 0;
}

C++ 배열의 장점

• 빠른 순차 순회
• O(1) 임의 접근
• 낮은 메모리 오버헤드 – 동적 할당 불필요
• 알고리즘 최적화 용이 (예: 캐시 친화적 루프)
• 언어 및 표준 라이브러리 내장 지원

C++ 배열의 단점

• 고정 크기 – 선언 후 크기 변경 불가
• 인덱스 관리 실수로 인한 범위 초과 오류 위험
• 선언 크기가 실제 사용량을 초과하면 메모리 낭비
• 표준 배열은 경계 검사 없음 (안전성 위해 std::array 또는 std::vector 권장)

요약

• 배열은 한 타입의 요소를 담는 연속된 메모리 블록입니다.
• 인덱스는 0부터 시작; 마지막 인덱스는 size-1
• type name[size];로 선언하고 { } 또는 개별적으로 초기화
• 1D 배열은 선형 저장, 2D/3D 배열은 행렬/텐서 모델링
• 배열 포인터는 유연한 인덱싱과 연산 접근 제공
• 크기가 알려지고 성능이 중요할 때 배열 선택; 그 외에는 std::vector 또는 std::array 선호