[열혈C프로그래밍] chapter 22. 메모리 관리와 메모리의 동적 할당

11 Jun 2021

열혈C프로그래밍

chapter 22 메모리 관리와 메모리의 동적 할당

C언어의 메모리 구조: Code(코드), Data(데이터), Stack(스택), Heap(힙)

메모리를 나누는 이유: 메모리 공간을 나눠서 유사한 성향의 데이터를 묶어서 저장을 하면,
관리가 용이해지고 메모리의 접근 속도가 훨씬 향상되기 때문에 4가지 영역 Code,Data,Stack,Heap으로 나눈다.

Code(코드) 영역 실행할 프로그램의 코드가 저장되는 메모리 공간이다. CPU는 코드 영역에 저장된 명령문들을 하나씩 가져가서 실행을 한다.
Data(데이터) 영역 전역변수와 static으로 선언되는 static 변수가 할당된다. 이 영역에 할당된 변수들은
프로그램의 시작과 동시에 메모리 공간에 할당되어 프로그램 종료 시까지 남아 있는 특징이 있다.
Stack(스택) 영역 스택에는 지역변수와 매개변수(Parameter)가 할당된다. 이 변수들은 함수가 호출될때 생성되고,
함수가 종료될때 소멸되는 특징이 있다.
(중요)
함수의 호출, 반환, 지역변수의 호출, 반환과 같은 경우는 자료구조 stack과 같은 움직임을 보인다.[FIFO]
따라서 이 영역의 이름이 stack 인 거고 여기에 지역변수나 매개변수가 할당되는 것이다.
Heap(힙) 영역 함수가 호출될때 할당되고, 함수가 종료되어도 유지가 되는 변수들이 이 구역에 할당된다.
이 변수들은 malloc과, free라는 함수를 통해 힙(heap) 영역에 할당되고 소멸할 수 있다.
이를 동적할당이라 한다.

메모리의 동적 할당

동적 할당을 쓰는 이유: 함수를 빠져나갈때 소멸되지 않는 변수를 사용하기 위해(전역 변수 제외)

:특정 함수의 지역변수는 함수를 빠져나갈때 소멸되므로, 밖에서는 쓸 수 없다.
또 함수 밖으로 나가도 쓸수 있는 전역변수는 또 다시 사용하면 값이 유지가 안되기에 사용이 부적절하다.
따라서 함수 밖에서도 소멸되지않고, 또 값이 독자적으로 유지되는 변수가 필요한데, 그 변수가 바로
동적할당된 변수이다. malloc()을 통해 변수에게 동적으로 메모리를 할당해주고, 소멸시키고 싶을때 free()을 사용하여 개발자
마음대로 소멸시킬수 있는 변수, 동적할당된 변수가 바로 함수를 빠져나가도 소멸되지 않는 적절한 변수이다.

힙(heap)의 메모리 공간 할당과 해제 : malloc 과 free 함수

## include <stdio.h>
void * malloc(size_t size); // 힙(heap) 영역으로의 메모리 공간 할당
void free(void* ptr); // 힙(heap) 영역에 할당된 메모리 공간 해제
// malloc 함수는 성공 시 할당된 메모리의 주소값, 실패시 NULL 반환.

=> 자료형이 void* 인 이유: 동적할당할 변수의 자료형이 어떻게 될지 모르기에 void로 둔것이다.
이는 개발자가 casting으로 자료형을 변환시켜 주면 되는데 ,만약 하지 않으면 void으로는 주소값만 할당될 뿐,
변수를 이용해 사용할 수 없으므로 반드시 casting 해야 함을 명심하자.

=> free 함수를 안쓰면?: 사실 free 함수를 안써도 프로그램이 종료되면 힙영역의 동적할당된 변수들도 소멸되기 때문에 메모리에 끝까지 남지 않는다.
하지만 free()를 안쓰면 복잡한 프로그램을 짤때 메모리 관련하여 무수한 에러가 생길 수 있으므로
동적할당을 선언했으면 반드시 free() 함수를 쓰도록 하자.

동적할당을 안 써서 오류 난 경우

## include <stdio.h>
## include <stdlib.h>

## define len 30

char* readname(void){
 
  char name[len];
  printf("이름 입력: ");
  fgets(name,len,stdin);

  return name; // 이러면 문제가 되는게 name이 지역변수이므로 함수가 종료될 때 name도 소멸된다. 
  // 그런데 반환은 name의 주소값이므로 아무리 main에 name의 주소값이 반환되더라도
  // name은 소멸되었므로 참조해도 오류가 난다. 그래서 세그멘테이션 오류가 나는 것이고(혹은 null 반환),
  // 이럴 때 malloc으로 동적할당하여 함수가 끝나도 사라지지않는 변수를 사용해야 하는 것이다.
}


int main(void){

  char* name1;
  name1=readname();
  printf("%s", name1);   


  return 0;
}

동적할당하여 제대로 된 경우

## include <stdio.h>
## include <stdlib.h>

## define len 30

char* readname(void){
 
  char* name=malloc(sizeof(char)*len);
  printf("이름 입력: ");
  fgets(name,len,stdin);

  return name; 
}


int main(void){

  char* name1;
  name1=readname(); // 동적할당을 하여 name이라는 변수가 힙에 계속남아있으므로 name1이 name의 주소값을 잘 반환받아,
  // 에러 없이 성공적으로 문자열을 출력할수 있다. 
  printf("%s", name1);   

  free(name1);// name,name1의  메모리 공간 해제

  return 0;
}