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동적 메모리 할당

• 메모리의 구성

프로그램 실행 시 운영체제에 의해서 마련되는 메모리 구조는 위와 같이 네 개의 영역으로 구분된다. 여러 영역으로 나뉘는 이유는 각기 다른 성향을 가진 여러 공간들을 유사한 성향의 공간끼리 분류해서 해당 성향을 지닌 데이터들을 분류한 공간 별로 저장하면 관리가 용이해지고 메모리의 접근속도가 향상된다.

• 메모리의 동적 할당

함수가 매번 호출될 때마다 새롭게 할당되고 또 함수를 빠져나가도 유지가 되는 유형의 변수의 생성은 생성과 소멸의 시기가 지역 변수나 전역 변수와는 다른 유형의 변수를 생성하는 것인데 이를 가능케하는 개념이 메모리의 동적 할당이다.

malloc 함수와 free 함수

힙 영역은 프로그래머가 관리하는 메모리 공간이다. 필요한 메모리 공간을 프로그래머에 의해서 동적 할당하기 때문이다. 그렇기 때문에 메모리 할당 및 해체에 대해서 전적으로 프로그래머가 담당하기 때문에 malloc 함수로 할당한 메모리 공간은 free 함수로 꼭 해체해줘야 하며, malloc 함수에 의해 할당된 메모리 공간은 쓰레기 값으로 구성된다. 다음은 예제이다.

9번 라인을 통해 포인터 변수를 선언하고, 11번 라인을 통해 힙 영역 메모리 공간을 동적 할당하는데 이 때 인자로는 바이트 단위의 사이즈가 계산되어 전달되었고, 형 변환이 일어나고 있다. 원래 malloc 함수는 void * 형을 반환하도록 되어 있기 때문에 대입 연산을 위해서는 void * 형에서 원하는 형으로 변환을 거친 후에 참조를 진행해야 한다. malloc 함수가 void * 형을 반환하는 이유는? malloc 함수를 호출할 때 전달되는 것은 바이트 단위의 크기 정보 밖에 전달되지 않기 때문이다. 그렇기 때문에 malloc 함수는 어떤 자료형으로 참조할지 알 수 없는 상황이기 때문에 직접 형 변환 연산을 통해 변환을 진행하는 것이 그 이유이다. 그리고 18번, 19번 라인을 통해 동적 할당한 메모리 영역에 값을 대입하고, 출력한다. 그리고 free 함수를 통해 동적 할당 해체를 진행한다.

• free 함수의 호출이 필요한 이유

힙 메모리 영역은 프로그래머가 관리하는 영역이기 때문에 메모리의 동적 할당만큼 해체 또한 매우 중요하다. 할당한 만큼 해체해주지 않으면 운영체제에 의해서 메모리가 자동 해체되지만 그럼에도 free 함수를 통한 동적 할당 공간 해체가 필요한 이유는 더 큰 규모의 프로그램에서는 실행되는 동안 메모리 부족 등의 문제가 일어날 수 있기 때문에 습관적인 해체는 꼭 필요하다.

 

• calloc 함수

malloc 함수와 똑같은 기능을 제공하나, 함수의 인자 전달 방식에 차이와 초기화 값의 차이가 있을 뿐이다. elt_size 크기의 블록 elt_count개를 힙 영역에 할당하는데, 해당 메모리 공간을 0으로 초기화 하라 라는 내용의 함수이다.

 

• realloc 함수

realloc 함수는 ptr이 가리키는 메모리의 크기를 size 크기로 다시 조절하는 함수이다.

반환 값에 따라 두 가지 경우로 나눌 수 있다.

1.     malloc 함수가 반환한 주소와 realloc 함수가 반환한 주소가 같은 경우

-> 확장할 영역이 넉넉해서 기존 영역을 기반으로 공간을 확장한 경우

2.     malloc 함수가 반환한 주소와 realloc 함수가 반환한 주소가 다른 경우

-> 확장할 영역이 넉넉하지 못해서 새로운 영역에 별도로 할당한 경우