[C] 배열

📌 들어가며

C를 배우다 보면 “같은 타입의 값 여러 개를 한꺼번에 다뤄야 하는” 순간이 온다. 학생 5명의 점수, 센서 100개의 측정값처럼. 이걸 변수 하나에 하나씩 담으면 score1, score2, … score100이 되어버린다. 이 문제를 해결하는 도구가 바로 배열(array)이다.

배열(array)이란? 동일한 타입의 데이터 여러 개를 하나의 이름으로 묶어 관리하는 집합 데이터 구조.

이번 글에서는 배열의 선언·초기화부터 크기 계산, 문자열과의 관계, 다차원 배열까지 순서대로 정리한다.

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1. 배열의 선언

배열 변수는 다음 두 가지 형식으로 선언한다.

타입 배열변수명[배열길이];              // 길이만 지정
타입 배열변수명[] = { 초기값, ... };    // 초기값 개수로 길이 자동 결정

여기서 반드시 기억할 규칙 하나. 배열 첨자(index)는 0부터 시작한다. 길이가 5인 배열이라면 유효한 인덱스는 0 ~ 4다.

int arr[5];

인덱스:   0        1        2        3        4
        ┌────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
        │ arr[0] │ arr[1] │ arr[2] │ arr[3] │ arr[4] │
        └────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘
          ↑ 첫 번째                          ↑ 마지막 (길이-1)

실제로 배열을 하나 만들어 보자.

arr이라는 이름의 int 타입 배열을 원소(방) 5개짜리로 선언했다. 인덱스 0부터 4까지 각각 1~5의 값을 넣었다. 이제 printf("%d", arr[2]);로 3번째 원소(arr[2])의 값이 제대로 들어갔는지 확인한다.

arr[2], 즉 세 번째 원소의 값이 정확히 출력됐다.

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2. 배열 초기화

배열을 선언만 하고 초기화하지 않으면 쓰레기값(garbage value)이 들어간다. 따라서 초기화는 중요하다. 초기화 방법은 크게 네 가지다.

방법	예시	설명
① 하나씩 대입	arr[0]=1; arr[1]=2; …	원소마다 직접 대입. 길이가 크면 번거로움
② 선언과 동시에	int arr[3] = {0,1,2};	가장 일반적인 방식
③ 첫 원소만 지정	int arr[100] = {0};	나머지 99개는 자동으로 0
④ 길이 생략	int arr[] = {1,2,3};	초기값 개수로 길이(=3) 자동 결정

💡 ③번의 포인트: {0}으로 첫 원소만 지정해도 나머지 원소는 전부 0으로 초기화된다. 이건 첫 값이 하필 0이라서가 아니라, 초기화 목록에 포함되지 않은 원소는 무조건 0으로 채워지기 때문이다. int arr[100] = {7} 이라 해도 나머지 99개는 7이 아니라 0이 된다.

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3. 배열의 크기(size)와 길이(length)

두 개념은 이름이 비슷해서 헷갈리기 쉽지만 엄연히 다르다.

용어	의미	예시 (int arr[3])
크기(size)	배열이 차지하는 총 바이트	4 byte × 3 = 12 byte
길이(length)	원소의 개수	3

크기는 원소 타입의 크기에 따라 결정된다. int는 4byte이므로, int 타입에 길이 4인 배열은 총 4 × 4 = 16 byte가 된다.

여기서 sizeof() 연산자가 등장한다. 데이터의 크기를 바이트(정수)로 돌려주는 연산자다.

sizeof(int)     // 4
sizeof(char)    // 1
sizeof(double)  // 8

이걸 활용하면 배열의 길이를 직접 계산할 수 있다.

배열 길이 = sizeof(배열이름) / sizeof(배열원소타입);

sizeof(배열이름)은 배열 전체 크기(원소타입 크기 × 길이)를 돌려주므로, 여기에 원소 하나의 크기로 나누면 길이만 남는다.

int arr[3];

sizeof(arr) = 4 × 3 = 12    (전체 크기)
sizeof(int) = 4             (원소 하나의 크기)
────────────────────────────────
길이 = 12 / 4 = 3  ✅

⚠️ C에서는 길이 0짜리 배열은 선언할 수 없다.

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4. 배열에서 최대값·최소값 구하기

배열 하나를 만들어 최대값을 구해 보자.

상수 MAX를 5로 지정하고 for문으로 길이 5인 int 배열 arr에 값 5개를 입력했다. 그렇다면 이 안에서 최대값은 어떻게 찾을까?

원소가 5개면 첫 번째와 두 번째를 비교하고, 그다음, 그다음… 결국 4번의 비교가 필요하다. 원소가 100개면 99번을 비교해야 하니 손으로는 불가능하다. 그래서 반복문을 쓴다.

동작 원리는 이렇다.

1. max ← arr[0]              (첫 원소를 후보로 넣는다)
2. i = 1부터 마지막까지 반복
     if (arr[i] > max)       (더 큰 값을 만나면)
         max ← arr[i]        (후보를 갱신한다)
3. 반복이 끝나면 max = 최대값

max라는 변수에 첫 번째 원소를 넣고, for문으로 (i는 1부터) 더 큰 값을 만날 때마다 max를 갱신한다. 마지막 원소까지 돌면 max에 최대값이 남는다.

💡 최소값은 부등호 방향만 반대(arr[i] < min)로 바꾸면 그대로 구할 수 있다.

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5. 배열과 문자열(string)

C에는 별도의 문자열 타입이 없다. C에서 “문자열”의 정체는 char[] 배열이다. 정확히는 끝이 '\0'(null 문자)로 끝나는 char[] 배열이다.

null 문자('\0')는 공백이 아니다. 공백(' ')은 눈에 보이지 않을 뿐 엄연한 하나의 문자지만, null은 0byte 크기의, 문자열의 끝을 알리는 표식이다.

예를 들어 char str1[20] = "nice";는 각 원소에 n, i, c, e가 들어가고, 5번째 원소 str1[4]에는 자동으로 null 문자가 들어간다.

char str1[20] = "nice";

인덱스:  0    1    2    3    4     5 ...
       ┌────┬────┬────┬────┬──────┬─────
       │ n  │ i  │ c  │ e  │ \0   │ ...
       └────┴────┴────┴────┴──────┴─────
                            ↑ 여기서 문자열 끝

그런데 이렇게 하면 어떻게 될까?

char str2[] = {'n','i','c','e'};   // null 문자가 없다!

nice 뒤에 이상한 문자가 딸려 나온다. 컴파일러는 null 문자를 만날 때까지 계속 읽는데, 위 배열에는 끝에 null이 없어서 메모리의 엉뚱한 값까지 문자열로 읽어버린 것이다. 따라서 아래처럼 null 문자를 직접 넣어줘야 한다.

char str2[] = {'n','i','c','e','\0'};   // 이제 nice만 출력된다

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6. 다차원 배열(n-dimensional array)

다차원 배열은 배열 첨자를 여러 개 사용한 것이다. 첨자 2개를 쓰면 2차원 배열이다.

어디에 쓸까? 필드가 2개 이상인 자료를 다룰 때 유용하다. 예를 들어 학생 5명이 각각 4과목 시험을 봤고 그 점수를 저장할 때, arr[학생][과목] 형태로 다루면 깔끔하다.

선언은 이렇게 한다.

int arr[4][3];   // 4행 3열 (행렬로 보면 4×3)

초기화는 1차원 배열과 원리가 같지만, for문을 중첩해서 사용한다.

바깥 for가 행을, 안쪽 for가 열을 돌면서 [0][0], [0][1], [0][2], [1][0], … 순서로 값을 채운다.

        열0   열1   열2
행0   [0][0][0][1][0][2]
행1   [1][0][1][1][1][2]
행2   [2][0][2][1][2][2]
행3   [3][0][3][1][3][2]

첫 원소만 지정하고 나머지를 0으로 초기화하는 방법(int arr[4][3] = {0};)도 1차원 배열과 동일하게 동작한다.

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📝 정리

배열(array)
├─ 선언       int arr[5];  또는  int arr[] = {...};  (인덱스는 0부터)
├─ 초기화     ① 하나씩  ② 선언과 동시에  ③ {0}으로 전체 0  ④ 길이 생략
├─ 크기/길이  size = 총 byte,  length = 원소 개수
│             길이 = sizeof(배열) / sizeof(원소타입)
├─ 최대/최소  첫 원소를 후보로 두고 반복하며 갱신
├─ 문자열     char[] 배열 + 끝에 반드시 '\0'
└─ 다차원     arr[행][열], 초기화는 중첩 for문

개념	한 줄 정의
배열	같은 타입 데이터를 하나의 이름으로 묶은 집합
첨자(index)	원소의 위치. 0부터 시작
쓰레기값	초기화하지 않은 원소에 들어있는 의미 없는 값
sizeof	데이터의 크기를 byte로 돌려주는 연산자
null 문자	'\0', C 문자열의 끝을 알리는 표식
다차원 배열	첨자를 2개 이상 사용한 배열

오늘은 배열에 대해서 알아봤다. 인덱스가 0부터 시작한다는 것, 그리고 C 문자열은 반드시 '\0'으로 끝나야 한다는 두 가지만 확실히 잡고 가자!