(C) 동적 메모리 할당

이번에는 동적 메모리 할당에 대해 알아보겠다.

동적 메모리 할당이란?

정적 메모리 할당

모든 변수, 배열, 구조체 등에 대해 프로그램 실행 전에 필요한 만큼의 변수를 선언하여 사용 -> 프로그램 실행 전에 변수의 메모리 할당 크기가 정해짐

• 컴파일 과정에서 메모리 크기가 결정되는 메모리 할당 방법
• 프로그램 실행 전에, 어떤 종류의 변수를 얼마나 많이 필요로 하는지를 개발자가 미리 알아야함
• 프로그램 실행 전에 반드시 모든 변수, 배열, 구조체를 선언해야함

문제점

• 프로그램 실행 중에 필요에 따라 메모리 할당 크기를 늘리거나 줄일 수 없음
• 프로그램 실행 전, 메모리를 얼마나 필요로 할 것인지 정확하게 알 수 없는 경우, 메모리를 효율적으로 사용하기 어려움

동적 메모리 할당

• 프로그램을 실행하는 동안 필요한 시점에 필요한 만큼만 메모리를 할당하는 방법

  • 변수 이름이 없음

  • 컴파일 과정에서는 할당할 메모리 크기를 알 수 없음

• 메모리를 효율적으로 사용 가능

• 힙(heap) 메모리 영역 사용

• C 프로그래밍에서의 메모리 구성

동적 메모리 할당 절차

• 동적 메모리 할당을 위해서는 <stdlib.h> 파일을 include 선언해야함
• 동적 메모리 할당 : malloc() 함수

• malloc()함수 사용 예

  - 정수 4개를 저장할 수 있는 공간을 할당
  
  - 일반적인 호출 형태 : malloc(4*sizeof(int));
  
    -> 실질적인 호출 : malloc(16);

- 문자 3개를 저장할 수 있는 공간을 할당

- 일반적인 호출 형태 : malloc(3*sizeof(char));

  -> 실질적인 호출 : malloc(3);

동적 메모리 사용 : 포인터 변수 사용

• 힙에 할당된 메모리 공간은 포인터 변수를 이용해서 접근하는 방법 밖에 없음
• 동적으로 할당 받은 메모리의 시작 주소를 저장하는데 사용
• 실제 포인터 변수 혹은 일반 배열명처럼 활용
• 사용 형태
  

• 포인터 변수 사용 예
  

동적 메모리 반남 : free() 함수

• 동적으로 할당 받은 메모리는 자동으로 해제되지 않음
• 더 이상 동적 할당 메모리를 사용할 필요가 없는 경우, 명시적으로 시스템에 반납(해제)해야 함

ex)

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int * p = NULL;
p = (int * )malloc(4 * sizeof(int));
free(p);
p = NULL;

동적 메모리를 안전하게 사용하기

• 메모리 해제 이후, 반드시 포인터 변수를 NULL로 초기화

-> 댕글링 포인터(dangling pointer) 방지

댕글링 포인터 : 여전히 해제된 메모리 영역을 가리키고 있는 포인터

• malloc()을 호출한 후에는 그 반환 값을 검사하여 메모리 할당의 성공 여부를 확인하는 부분이 필요

-> NULL포인터를 반환하는 이유 : 요청한 메모리 크기만큼 연속된 메모리 공간을 확보하지 못할 때

• 일반적으로 다음과 같이 메모리 할당의 성공 여부를 검사

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int * p = NULL;
p = (int * )malloc(10 * sizeof(int));
 if (p == NULL)
  {
    printf(“Not enough memory!”);
     return -1;
   }

기타 동적 메모리 할당 함수

• calloc() 함수

ex)

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int *p = NULL;
p = (int * )calloc(5, sizeof(int));

• realloc() 함수

• realloc() 함수의 3가지 경우

1) 기존 메모리 주소를 기반으로 메모리 크기를 줄이는 경우

• 기존에 입력되어 있던 데이터는 잘려나감

• 기존 메모리 주소와 동일한 주소가 반환됨

• 기존 메모리 주소와 동일한 주소가 반환됨

• 새로운 메모리를 할당하고, 기존 메모리 내용을 복사함

• 이전 메모리 주소(p1)는 자동 해제됨

• 기존 메모리 주소와 다른 주소(p2)가 반환됨

  

• malloc() vs calloc() vs realloc()

  • malloc() : 메모리 할당
  • calloc() : 메모리 할당 + 메모리 초기화
  • realloc() : 기존에 할당된 메모리 크기를 자유롭게 조절

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