[C 언어] malloc 과 free 로 메모리 관리하기

 

메모리 구조

 

C 언어가 많은 사랑을 받는 이유는 바로 메모리가 아닐까 생각한다고 첫 시간에 이야기를 했었다.

 

오늘은 C 언어의 핵심 중 하나인 메모리 관리의 기본에 대해서 알아보도록 하겠다.

 

그 전에 먼저 메모리의 구조에 대해서 알아야하는데, 메모리 구조는 총 4개로 나뉘어 진다.

 

1. 스택 영역
2. 힙 영역
3. 데이터 영역
4. 코드 영역

 

여기서 스택과 힙에 주목을 해볼 필요가 있다.

 

스택 영역

 

컴파일 시점에 메모리가 결정되어 실행 속도가 빠르고 낭비가 없다는 특징이 있다.

 

하지만 스택 영역은 상대적으로 한계가 있기 때문에 스택 이상을 쓰게된다면 에러가 발생할 가능성이 존재한다.

 

힙 영역

 

사용자가 직접 생성하는 혹은 할당하는 메모리 공간이다.

 

Java 에서는 GC가 동작하여 활약하는 공간이라고 생각할 수 있다.

 

힙은 최적화를 할 때도 사용되며 스택보다 큰 데이터를 할당할 때도 사용되긴 하지만 사용자가 직접 만질 수 있는 공간이기 때문에 아무래도 힙 손상이 발생하기 쉽다.

 

C 언어에서 메모리 사용하기

 

c 언어에서 메모리를 조작할 때는 malloc과 free 를 이용하는게 일반적이다.

 

1. malloc 으로 메모리 할당하기
2. 사용하기
3. free 로 할당받은 메모리 해제하기

 

의 과정을 거치게 되는데, 좀 더 자세히 알아보자

 

malloc과 free

 

malloc과 free 와 같은 메모리 관련 함수는 stdlib.h 헤더에 존재하므로 malloc, free, memcpy, memset 을 사용하려면 해당 헤더를 include 해야 한다.

 

malloc

 

메모리를 할당받는 함수로 Memory + Allocation의 합성 약자로 메모리 공간을 확보하고 메모리 블록을 할당한다.

 

malloc 함수를 사용할 때 매개변수로 size 를 지정하여 사용자가 얼만큼의 메모리를 할당받을 것인지 명시해야 한다.

 

free

 

앞에서 본 malloc 으로 메모리를 할당했다면 Heap 손상을 발생시키지 않기 위해서 메모리를 해제시켜야 한다.

 

만약 메모리 할당을 해제하지 않으면 후속 할당에서 에러를 발생시킬 수 있으므로 적절하게 메모리를 해제시켜야 한다.

 

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

int main() {

    int number = 100;

    int *pointer1 = &number;
    int *pointer2 = malloc(sizeof(number));

    printf("address: %010x \n", pointer1);
    printf("address: %010x \n", pointer2);

    free(pointer2);
    return 0;
}

 

메모리에 값을 저장하기

 

앞선 코드에서는 메모리를 할당 하고 해제 하는 과정이었다.

 

이번에는 할당받은 메모리에 역참조를 이용하여 특정 값을 저장해보자.

 

#include <assert.h>
#include <stdlib.h>

int main() {

    int number = 100;

    int *pointer1 = &number;
    int *pointer2 = malloc(sizeof(number));

    *pointer2 = number;

    assert(*pointer1 == *pointer2);

    free(pointer2);
    return 0;
}