C언어 동적 메모리 할당

C언어의 동적 메모리 구조에 대해서 알아보기 전에 메모리 구조를 먼저 살펴본다.

이번에 알아볼 동적 할당은 "힙 영역"을 통해서 알아볼 것이다.

일단 "힙 영역"이란 사용자가 원하는 시점에 메모리를 할당하고 소멸할 수 있도록 하는 변수가 할당되는 공간으로 지금 할 동적 메모리 할당에 알맞은 공간이다.

 

메모리 할당에는 두 가지 방식이 있는데,

 

1. 정적 할당

프로그램 실행 전 변수의 저장공간을 미리 할당할 후 프로그램이 종료될 경우 해제되는 방식

예제) int num = 15;

 

2. 동적 할당

프로그램 실행 중 필요한 만큼의 메모리를 할당 후 원할 때 해제하는 방식

 

의 두 가지 방법이 있다.

 

동적 할당의 장단점

장점 : 상황에 따라 원하는 크기만큼의 메모리가 할당되어 경제적이고, 이미 할당된 메모리도 크기 조절이 가능하다.

단점 : 사용하지 않게 된 경우 명시적으로 메모리를 해제해주어야 한다. 이유는 아래에서 설명하겠다.

 

그렇다면 동적 할당을 왜 사용하느냐 그 필요성과 이유는 정적 할당에 있다.

정적 할당은 변수의 저장공간을 미리 할당하는 것으로 예로 char arr [10]의 배열의 공간 속에 무언가를 집어넣게 되면 항상 꼭 맞는 내용물이 들어가는 것은 아니다. 선언한 크기보다 작은 거나 큰 내용물이 존재할 수 있는데, 작을 경우에는  메모리가 낭비되고, 클경우에는 오버플로우의 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위해 우리는 동적 할당을 사용한다.

 

동적할당 사용

동적 할당에 사용되는 함수는 총 4가지가 있다.

함수	기능
void * malloc(size_t size);	size 바이트의 메모리를 힙에서 할당하여 반환한다.
void * calloc(size_t num, size_t size);	(num * size) 바이트의 메모리를 힙에서 할당하고 포인터 값을 반환한다.
void * realloc(void * ptr, size_t size);	ptr이 가리키는 메모리를 size바이트만큼 힙에서 재할당하여 반환한다.
void free(void * ptr);	ptr이 가리키는 메모리를 해제한다. 해제 전까지 계속 존재하므로 필요 없을 경우 이 함수를 이용해 해제한다.

 

malloc의 사용

 

i라는값에다가 메모리를 할당하는 방식

sizeof(int)는 4와 같으므로 malloc함수에다가 4byte를 할당받고 int형으로 바꾸는 것

만약에 malloc(sizeof(int))를 그대로 두고 (int*)을 short형으로 변경할 경우 i변수의 크기는 short형 배열 2개로 바뀐다.

예시로 자신이 입력하는 크기만큼을 할당하고 싶다면

int * arr = (int*) malloc(sizeof(int)*input);<- input을 입력받을 경우 input만큼의 양을 만들기 위한 선언이다.

 

realloc의 사용

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#pragma warning (disable : 4996)

int main() {

	int *arr, size, i;
	size = 5;
	arr = (int*)malloc(size*sizeof(int));
	for (i = 0; i < size; i++) {
		arr[i] = i;
	}
	printf("malloc : ");
	for (i = 0; i < size; i++) {
		printf("%d", arr[i]);
	}
	printf("\n");

	size = 10;
	arr = (int*)realloc(arr, size*sizeof(int));
	for (i = 5; i < size; i++) {
		arr[i] = i;
	}
	printf("realloc : ");
	for (i = 0; i < size; i++) {
		printf("%d", arr[i]);
	}
	printf("\n");

	free(arr);

	return 0;
}

코드에서 보듯이 malloc으로 할당된 메모리를 증가된 크기만큼 변경시켜 출력을 한다.

출력결과는 

realloc으로 변경된 사이즈만큼 데이터가 출력되는것을 알수 있다.

 

free의 사용

할당된 메모리를 해제하는 함수이다.

위에서 동적할당의 특징을 설명할 때 해제해야한다는 이유이다.

메모리를 할당받고 해제되지않을 경우에는 할당받은 메모리를 사용이 끝나도 컴퓨터가 종료될때까지 유지가 된다.

그 뜻은 메모리 누수가 발생한다는 뜻으로 꼭 해제를 해주어야 한다.

할당 -> int * arr = (int*)malloc(sizeof(int));

해제 -> free(arr);