C++ malloc 사용법 - C++ malloc sayongbeob

메모리의 동적 할당이란?

"메모리를 동적 할당한다"라는 뜻은 컴퓨터 프로그램이 실행되는 도중인 런타임 도중에 사용할 메모리 공간을 할당하는 것을 말합니다. 동적 할당되는 메모리는 힙 영역에 생성되게 되며 컴파일 타임에 메모리의 크기가 결정되는 데이터 영역이나 스택 영역의 정적 메모리 할당과는 대조적인 개념입니다.

malloc 함수 사용법

#include <stdlib.h> //malloc 함수가 포함된 헤더 파일 void* malloc(size_t size)

malloc 함수를 사용하기 위해서는 malloc 함수가 포함되어 있는 <stdlib.h> 헤더나 <malloc.h> 헤더를 포함시켜야 합니다.

인자 값
size_t : 동적으로 할당할 메모리의 크기

반환 값
성공시 할당한 메모리의 첫번째 주소 리턴, 실패시 NULL리턴

malloc 함수 사용 예제

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> void main() { int* arr; arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 4); // size 4 동적할당 arr[0] = 100; arr[1] = 200; arr[2] = 300; arr[3] = 400; for (int i = 0; i < 4; i++) { printf("arr[%d] : %d\n", i, arr[i]); } free(arr); //동적할당 해제 }

배열을 동적으로 할당해야할 경우에는 malloc함수를 사용하여야 합니다. 다른 프로그래밍 언어와는 달리 C언어는 동적으로 size를 결정해야 할 때는 malloc함수를 사용해야만 구현이 가능하니 해당 함수와 익숙해지도록 합시다.

malloc 함수를 사용하는 방법이 생소하다고 생각하는 분들도 있을 것입니다. malloc함수의 특성 때문인데 malloc은 리턴 값으로 void형 포인터를 리턴합니다. malloc은 메모리만 할당하는 함수이기 때문에 어떠한 데이터 형을 사용하는지 알 수 없습니다. 그렇기에 void포인터를 반환하고 개발자가 알맞게 변환하여 사용할 수 있도록 함수가 설계되어있습니다. 그러므로 위의 예제에서는 리턴된 void*를 int*로 캐스팅한 것입니다. C언어가 오버로딩이 안되기에 어쩔수 없는 부분인 듯 합니다.

인자 값으로 sizeof(int)를 하는 이유는 int의 크기만큼을 할당받아야 하니 int의 크기와 할당받을 크기를 서로 곱해주어 최종 메모리의 크기를 넣어주는 것입니다.

메모리의 해제 (free)

#include <stdlib.h> // free함수가 포함된 헤더파일 void free(void *ptr);

malloc함수를 사용한 뒤 꼭 메모리를 해제시켜줍시다.

인자 값 
ptr : 해제하고자 하는 메모리의 포인터

동적 메모리를 할당하면 힙 메모리에 공간이 생성됩니다. 이 공간은 프로그램이 종료될 때까지 존재합니다. 따라서 메모리를 할당만 하고 해제를 해주지 않으면 사용하지는 않는데 메모리 사용량만 계속해서 증가하게 되겠죠. 이러한 현상을 메모리 누수라고 합니다. 즉 동적 할당으로 힙 메모리에 공간을 생성해놓은 뒤 회수하지 않으면 프로그램이 실행되는 동안은 그 공간은 계속해서 살아있게 되고 이는 메모리의 낭비를 초래하여 성능 부하를 일으킬 수 있습니다. 고로 사용하지 않는 메모리는 free함수를 사용하여 꼭 회수해주도록 합시다.

동적할당을 사용하는 이유는 무엇일까?

c언어의 메모리 구조에 대해서 알고 있다면 동적할당을 사용하는 이유를 쉽게 알 것이다.

2014/06/26 - [Programming/C언어] - [C] 스택(Stack), 힙(Heap), 데이터(Data)영역

malloc 함수

 - 동적으로 메모리를 할당하는 함수 (힙 영역에 메모리를 할당)

#include <stdlib.h> void* malloc(size_t size) // malloc 함수의 원형

함수 호출시 할당하고자 하는 메모리의 크기를 바이트 단위로 전달하면 그 크기만큼 메모리를 할당하게 된다.

그리고 할당한 메모리의 주소(첫 번째 바이트의 주소)를 리턴한다.

메모리 할당에 실패하면 NULL이 리턴된다.

리턴형이 void*(void 포인터) ??

malloc은 단순히 메모리만 할당하는 함수이기 때문에 개발자가 어떠한 데이터 형을 저장하는지 예측할 수 없다.

예를들어 4바이트를 할당하였을 경우 int형 데이터를 저장하기 위해서 사용하는지, float형 데이터를 사용하는지 예측할 수 없기 때문에 void포인터를 반환하여 개발자가 알맞은 용도로 변환하여 사용할 수 있도록 만든것이다.

예를들어 int형 데이터를 저장하기 위해서는 리턴되는 void*을 int*로 변환해야 한다.

int *i = (int*) malloc (sizeof(int));

위의 그림은 포인터 변수 i에 4바이트를 할당하는 그림이다.

1. sizeof(int)의 값은 4이다. 4라는 값을 전달하면서 malloc 함수를 호출한다.

2. 할당된 메모리의 주소가 void*형으로 리턴된다. 리턴되는 void*를 사용하려는 int*형으로 변환한다.

3. 포인터 변수 i에 대입한다.

malloc함수 사용 예

동적 할당을 사용하여 arr_1의 배열의 값을 대입하는 소스를 보며 malloc함수 사용법을 이해해보자.

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int arr_1[5]; // 배열 선언 int *arr_2; // 포인터 변수 선언 int i; for(i = 0; i < 5; i++) { arr_1[i] = i+1; // 배열에 값 대입 } arr_2 = (int*) malloc(sizeof(int)*5); // 메모리 할당, 배열의 크기만큼 할당하기 위해 5를 곱함 for(i = 0; i < 5; i++) { arr_2[i] = arr_1[i]; printf("%d ", arr_2[i]); } return 0; }

free 함수

 - 힙 영역에 할당된 메모리를 해제하는 함수

메모리를 할당만 하고 해제해 주지 않는다면, 언젠가는 메모리가 부족한 현상이 발생 할 것이다.

할당된 메모리가 더 이상 필요하지 않을경우 free함수를 이용하여 메모리를 해제시켜 줘야한다.

#include <stdlib.h> void free(void* ptr) // free 함수의 원형

free함수 사용 예

위의 예제에서 free함수만 추가시켰다.

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int arr_1[5]; // 배열 선언 int *arr_2; // 포인터 변수 선언 int i; for(i = 0; i < 5; i++) { arr_1[i] = i+1; // 배열에 값 대입 } arr_2 = (int*) malloc(sizeof(int)*5); // 메모리 할당, 배열의 크기만큼 할당하기 위해 5를 곱함 for(i = 0; i < 5; i++) { arr_2[i] = arr_1[i]; printf("%d ", arr_2[i]); } free(arr_2); // free함수를 이용하여 메모리 해제 return 0; }

calloc 함수

 - calloc함수는 malloc함수와 같은 기능을 지니고 있다. 다만 사용하는 형태가 조금 다를 뿐이다.

#include <stdlib.h> void* calloc(size_t elt_count, size_t elt_size) // calloc 함수 원형

calloc 함수는 elt_size 크기의 변수를 elt_count 개 만큼 저장할 수 있는 메모리 공간을 할당하라는 의미를 갖는다.

calloc함수 사용 예

위의 예제에서 malloc 함수대신 calloc 함수를 사용하였다.

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int arr_1[5]; // 배열 선언 int *arr_2; // 포인터 변수 선언 int i; for(i = 0; i < 5; i++) { arr_1[i] = i+1; // 배열에 값 대입 } //arr_2 = (int*) malloc(sizeof(int)*5); // 메모리 할당, 배열의 크기만큼 할당하기 위해 5를 곱함 arr_2 = (int*) calloc(5, sizeof(int)); // sizoe(int)크기의 변수를 5개 저장할 수 있는 공간할당 for(i = 0; i < 5; i++) { arr_2[i] = arr_1[i]; printf("%d ", arr_2[i]); } free(arr_2); // free함수를 이용하여 메모리 해제 return 0; }

malloc함수와 calloc함수의 차이점!

malloc은 할당된 공간의 값을은 바꾸지 않는다.

calloc은 할당된 공간의 값을 모두 0으로 바꾼다.

배열을 할당하고 모두 0으로 초기화할 필요가 있을경우에는 calloc을 쓰면 편하다.

realloc 함수

 - 이미 할당한 공간의 크기를 바꿀 때 realloc 함수를 사용한다.

#include <stdlib.h> void* realloc(void* memblock, size_t size); // realloc 함수의 원형

이미 할당한 포인터 변수를 memblock에 넣고, 바꾸고 싶은 공간의 크기를 size에 입력하여 사용한다.

realloc함수 사용 예

malloc함수를 사용한 예제에서 realloc 함수를 사용하여 변경하였다.

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int arr_1[10]; // 배열 선언 int *arr_2; // 포인터 변수 선언 int i; for(i = 0; i < 10; i++) { arr_1[i] = i+1; // 배열에 값 대입 } arr_2 = (int*) malloc(sizeof(int)*5); // 메모리 할당, 배열의 크기만큼 할당하기 위해 5를 곱함 for(i = 0; i < 5; i++) { arr_2[i] = arr_1[i]; printf("%d ", arr_2[i]); } printf("\n"); // sizeof(int) = 4바이트 realloc(arr_2, sizeof(int)*10); // arr_2의 메모리를 40바이트로 재 할당 // arr_2의 메모리 크기 : 20바이트 -> 40바이트 for(i = 0; i < 10; i++) { arr_2[i] = arr_1[i]; printf("%d ", arr_2[i]); } free(arr_2); // free함수를 이용하여 메모리 해제 return 0; }