컴퓨터에서 프로그램이 실행되면 운영체제는 데이터와 프로그램 코드를 위한 메모리 공간을 할당한다. 할당해주는 메모리 공간은 크게 코드(Code), 데이터(Data), 스택(Stack), 힙(Heap)의 네 영역으로 구성된다. 컴퓨터에서 운영체제가 프로그램을 실행하는 절차는 다음을 참조하라.
컴퓨터 하드웨어를 구성하는 RAM(Random Access Memory)가 여기서 이야기 하는 메모리에 해당하는 것으로 컴퓨터에서 여러 애플리케이션을 수행하는데 필요하며 일반적으로 메모리의 용량이 클수록 좋다. 메모리에서 저장공간(위치)을 구별하기 위해 주소(address)라는 용어가 사용된다. 일반적인 집 주소, 메일 주소, 사무실 주소 같은 개념으로 메모리의 주소는 메모리의 저장 장소를 구별하는데 사용된다. 컴퓨터 메모리의 구별은 바이트 단위로 이루어 진다. 컴퓨터 메모리에 저장되는 데이터는 한 바이트마다 서로 다른 주소 값을 가진다.
프로그램에서 변수가 선언되면 컴퓨터 메모리(RAM)에 변수에 해당하는 저장공간을 할당된다. 변수에 특정 값을 대입하며 그 값이 할당된 메모리의 저장공간에 저장된다.
변수와 관련하여 할당된 메모리의 저장공간은 주소 값을 가진다.
다음 프로그램은 int, char, short, long long, long double 자료형의 변수 10개를 선언하는 프로그램으로 10 개의 변수에 대한 메모리 공간을 할당하고
각 변수에 대해 할당된 메모리 공간의 시작 주소를 출력하고 있다.
int main(int argc, char const *argv[])
{
char cvar1, cvar2;
int ivar1, ivar2;
short svar1, svar2;
long long lvar1, lvar2;
long double dvar1, dvar2;
cout << "변수 ivar1, ivar2에 할당된 메모리 주소: " << &ivar1 << ", " << &ivar2 << endl;
cout << "변수 cvar1, cvar2에 할당된 메모리 주소: " << &cvar1 << ", " << &cvar2 << endl;
cout << "변수 svar1, svar2에 할당된 메모리 주소: " << &svar1 << ", " << &svar2 << endl;
cout << "변수 lvar1, lvar2에 할당된 메모리 주소: " << &lvar1 << ", " << &lvar2 << endl;
cout << "변수 dvar1, dvar2에 할당된 메모리 주소: " << &dvar1 << ", " << &dvar2 << endl;
return 0;
}프로그램의 실행 결과는 다음과 같이 메모리 주소 값을 출력한다.
변수 ivar1, ivar2에 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed7019ec, 0x7ffeed7019e8
변수 cvar1, cvar2에 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed7019e7, 0x7ffeed7019e6
변수 svar1, svar2에 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed7019e4, 0x7ffeed7019e2
변수 lvar1, lvar2에 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed7019d8, 0x7ffeed7019d0
변수 dvar1, dvar2에 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed7019c0, 0x7ffeed7019b0앞의 프로그램 코드의 변수 선언이 메모리에 할당된 모습은 다름 그림과 같다. dvar1과 dvar2는 메모리에 16bit가 할당되는 자료형으로
dvar2는 0x7ffeed7019b0 ~ 0x7ffeed7019bf까지의 저장공간, dvar1는 0x7ffeed7019c0 ~ 0x7ffeed7019cf까지의 저장공간을 할당받아 사용한다.
다른 변수들도 자료형에 따른 저장공간을 연속적으로 할당받게 된다. 이처럼 메모리의 저장 공간은 바이트 단위로 식별할 수 있는 주소 값을 가진다.
C++에서 다음과 같이 변수 data를 선언하면 data에 해당하는 저장공간이 할당된다. data 변수의 값을 할당된 메모리의 주소 값을 이용하여 참조하고 새로운 값을 저장할 수 있다.
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{
int data; // 정수 값을 저장하기 위한 int형 변수 data 선언 (메모리 공간 할당)
cout << "data 변수를 위해 할당된 메모리 주소: " << &data << endl;
cout << &data <<"에 저장된 데이터: " << *(&data) << endl;
*(&data) = 200; // 변수 data의 저장공간에 정수 값 200 저장
cout << &data <<"에 저장된 데이터: " << *(&data) << endl;
data = 400; // 변수 data에 정수 값 400 저장
cout << &data <<"에 저장된 데이터: " << *(&data) << endl;
return 0;
}프로그램 실행 결과는 다음과 같다.
data 변수를 위해 할당된 메모리 주소: 0x7ffeed0259dc
0x7ffeed0259dc에 저장된 데이터: 0
0x7ffeed0259dc에 저장된 데이터: 200
0x7ffeed0259dc에 저장된 데이터: 400변수 data에 할당된 메모리의 저장공간의 주소는 0x7ffeed0259dc 이다. 새로운 데이터 값을 저장하기 전에 메모리에는 0이 저장되어 있다.
*(&data) = 200은 data변수가 할당된 메모리 공간의 주소를 이용하여 메모리 공간에 200을 저장하는 코드로
변수 이름이 아닌 메모리 주소를 이용하여 값을 저장할 수 있음을 확인할 수 있다.
data = 400; 은 일반적으로 변수 이름을 통해 저장장소의 데이터 값을 400으로 변경한 것이다.
그 후 *(&data) 와 같이 & 연산자를 이용하여 data 변수가 저장된 메모리의 주소 값을 얻고 특정 메모리 주소에 저장된 값을 얻는 * 연산자를 이용하여
메모리에 저장된 값을 참조한다.
C++ 언어에서는 메모리의 주소를 저장할 있는 포인터 변수가 규정되어 있으며 주소와 관련한 다음의 연산자가 정의되어 있다.
| 연산자 | 의미 | 피연산자 (연산자를 적용가능한 변수) |
|---|---|---|
| & | :변수에 할당된 메모리의 주소를 얻는 연산자 (주소연산자) | 일반 변수 및 포인터 변수 |
| * | 메모리 주소 값에 저장된 데이터 값을 얻는 연산자 (간접 참조 연산자, 역참조 연산자) | 포인터 변수 |