[C언어] 동적 메모리 할당이란?!

01 Feb 2017 . category: C . Comments
#korean #c #coding #malloc #memory_allocation

동적 메모리 할당 (Dynamic Memory Allocation)

입력되는 데이터에 맞게 기억공간을 확보 하는 것을 동적 메모리 할당이라고 한다.

정적 메모리 할당 (Static Memory Allocation)

프로그램을 작성하는 단계에서 필요한 기억공간의 크기를 결정하는 것

우리가 일반적으로 배열을 선언할 때 정적 메모리 할당을 사용한다. 예시 코드로 살펴보자.

char examples[10];

이렇게 프로그램을 하면, char 자료형 10개가 나란히 선언되고, examples 배열에는 10개의 자료형 밖에 못들어간다.

왜 동적 메모리 할당을 해야하는가?

정적 메모리 할당을 하게 되면, 기억공간이 낭비될 경우가 많다. 예를들어, 위의 선언한 char형 배열 examples에 10글자(Bytes)를 넣을 수 있는데, 만약 “Hello” 만 넣는다면, 5바이트가 또 낭비되는 셈이다. 고로, 메모리의 낭비를 최소화하기 위해서는 프로그램의 실행 중에 입력되는 데이터에 맞게 기억공간을 할당할 필요가 있다.

어떻게 하는가?

메모리를 동적으로 할당해 주는 함수는 용도에 따라 다양하지만, 기본적으로 malloc이 있다. (이 함수를 사용하기 위해서는 헤더파일이 include 되어야한다.) 아래의 코드는 malloc 함수의 원형이다.

void *malloc(unsigned int);

이것을 이용하려면 간단하게 형변환만 해주면 된다!

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

int main(void) {
  int *ip;
  ip = (int *) malloc(5 * sizeof(int));
  *ip = 200;

  printf("malloc 함수를 사용해보자. \n\n");
  printf("ip의 값 : %d \n\n", *ip);
}

메모리 반납

프로그램은 실행될 때 메모리의 일정 영역을 사용한다. 동적 메모리가 할당되는 기억공간은 힙(Heap)에 있는데, 힙에도 쓰레기값이 존재한다. 힙 메모리의 생존기간은 프로그램이 종료될 때까지 이므로 특정 함수에 구속 받지 않고 어디서나 참조하여 사용될 수 있다. (자동변수는 함수가 리턴될 때 자동으로 메모리가 회수된다.) 즉, 힙 메모리를 회수하지 않으면 프로그램이 실행이 되는 동안은 무한정 쌓이게 되고 이는 상당한 메모리의 낭비를 불러일으킬 수 있다. 고로, free 함수를 이용한 다음의 코드를 실행하여 메모리를 회수해야한다.

void free(void *);

free 함수는 반드시 해당하는 메모리를 더 이상 사용할 일이 없을 때 호출 해야한다. free 함수를 호출하면 메모리가 반환되기 때문에 그 안의 값은 null 값으로 변하게 된다. 고로, 다음번에는 해당 메모리를 불러올 수 없게 된다. 다음 코드로 확인해보자.

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

int main(void) {
  int *ip;
  ip = (int *) malloc(5 * sizeof(int));
  *ip = 200;

  printf("malloc 함수를 사용해보자. \n\n");
  printf("ip의 값 : %d \n\n", *ip);

  free(ip);
  printf("free 함수를 수행하였다. \n\n");
  printf("ip의 값 : %d \n\n", *ip);
}

실행결과

메모리가 반환되면서 이상한 값이 나오는 것으로 알 수 있는데, 메모리가 반환되면서 null이 됐기 때문이다.

주의점: Null Pointer Return

메모리를 할당할 때, 힙(Heap)에 원하는 크기의 메모리가 존재하지 않으면 Null Pointer(0번지 포인터)를 리턴한다. 이는 참조될 수 없는 포인터 이기 때문에 프로그램이 실행 중에 에러를 출력하면 중단될 것이다. 이 문제는 메모리가 부족해서 Null Pointer를 리턴했을 수도 있지만 메모리가 넉넉할 때에도 원하는 크기의 메모리가 없으면 Null Pointer를 리턴할 수도 있다. 고로, 다음의 코드를 이용해서 Null Check를 해줘야한다.

ip = (int *) malloc(9 * sizeof(int)); // 메모리 할당
if(ip == 0) { // Null Check: 만약 리턴된 포인터가 널 포인터라면
    printf("Out of Memory!! \n");
} else {
    *ip = 200;
    printf("%d \n", *ip);
}

Coding Future, Decoding Society.