10장 메모리 관리

10.1 변수와 메모리

프로세스 프로세스는 실행중인 프로그램이다. 프로그램 실행을 위해서는 프로세스 이미지(구조)는 메모리 내의 프로세스 레이아웃 프로그램의 코드, 데이터, 스택, 힙, U-영역 등이 필요하다. 프로세스 이미지(구조)는 메모리 내의 프로세스 레이아웃 프로그램 자체가 프로세스는 아니다 !

프로세스 구조 프로세스 구조 코드 세그먼트(code segment) 데이터 세그먼트(data segment) 스택(stack) 기계어 명령어 데이터 세그먼트(data segment) e.g. int maxcount = 99; (initialized) e.g. long sum[1000]; (uninitialized) 스택(stack) 지역 변수, 매개 변수, 반환주소, 반환값, 등 힙(heap) 동적 메모리 할당 malloc() in C, new class() in Java

vars.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int a = 1; static int b = 2; int main() { int c = 3; static int d = 4; char *p; p = (char *) malloc(40); fun(5); } void fun(int n) { int m = 6; ...

프로그램 시작할 때 메모리 영역 … 코드 a = 1 b = 2 d = 4 데이터 힙 스택

main() 함수 실행할 때 메모리 영역 … 코드 a = 1 b = 2 d = 4 데이터 40 바이트 p c = 3 힙 스택

함수 fun() 실행할 때 메모리 영역 … 코드 a = 1 b = 2 데이터 d = 4 40 바이트 힙 m = 6 n = 5 p c = 3 힙 스택

할당 방법에 따른 변수들의 분류 변수 구분 변수 종류 정적 변수 전역변수, static 변수 자동 변수 지역변수, 매개변수 동적 변수 힙 할당 변수

10.2 동적 할당

동적 메모리 할당 동적 할당을 사용하는 이유 malloc( ) calloc( ) realloc( ) free( ) 필요할 때 필요한 만큼만 메모리를 요청해서 사용하여 메모리를 절약한다. malloc( ) calloc( ) realloc( ) free( )

메모리 할당 힙에 동적 메모리 할당 라이브러리가 메모리 풀을 관리한다 #include <stdlib.h> void *malloc(size_t size); size 바이트만큼의 메모리 공간을 할당하며 그 시작주소를 void* 형으로 반환한다. void free(void *ptr); 포인터 p가 가리키는 메모리 공간을 해제한다. 힙에 동적 메모리 할당 라이브러리가 메모리 풀을 관리한다 malloc() 함수는 메모리를 할당할 때 사용하고 free()는 할당 한 메모리를 해제할 때 사용한다. © 숙대 창병모

메모리 할당 예 char *ptr; ptr = (char *) malloc(40); int *ptr; ptr = (int *) malloc(10 * size(int)); . . . ptr . . . ptr

구조체를 위한 메모리 할당 예 struct student { int id; char name[10]; }; struct student *ptr; ptr = (struct student *) malloc(sizeof(struct student)); ptr id name

구조체 배열을 위한 메모리 할당 예 struct student *ptr; ptr = (struct student *) malloc(n * sizeof(struct student)); ptr … id name id name id name

stud1.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> struct student { int id; char name[20]; }; /* 입력받을 학생 수를 미리 입력받고 이어서 학생 정보를 입력받은 후, 이들 학생 정보를 역순으로 출력하는 프로그램 */ int main() { struct student *ptr; // 동적 할당된 블록을 가리킬 포인터 int n, i; printf("몇 명의 학생을 입력하겠습니까? "); scanf("%d", &n); if (n <= 0) { fprintf(stderr, "오류: 학생 수를 잘못 입력했습니다.\n"); fprintf(stderr, "프로그램을 종료합니다.\n"); exit(1); }

stud1.c ptr = (struct student *) malloc(n * sizeof(struct student)); if (ptr == NULL) { perror("malloc"); exit(2); } printf("%d 명의 학번과 이름을 입력하세요.\n", n); for (i = 0; i < n; i++) scanf("%d %s\n", &ptr[i].id, ptr[i].name); printf("\n* 학생 정보(역순) *\n"); for (i = n-1; i >= 0; i--) printf("%d %s\n", ptr[i].id, ptr[i].name); printf("\n"); exit(0);

배열 할당 같은 크기의 메모리를 여러 개를 할당할 경우 이미 할당된 메모리의 크기 변경 #include <stdlib.h> void *calloc(size_t n, size_t size); 크기가 size인 메모리 공간을 n개 할당한다. 값을 모두 0으로 초기화한다. 실패하면 NULL를 반환한다. #include <stdlib.h> void *realloc(void *ptr, size_t newsize); ptr이 가리키는 이미 할당된 메모리의 크기를 newsize로 변경한다.

calloc() 예 int *p,*q; p = malloc(10*sizeof(int)); if (p == NULL) perror(“malloc”); q = calloc(10,sizeof(int)); if (q == NULL) perror(“calloc”);

10.3 연결 리스트

연결 리스트의 필요성 예: 여러 학생들의 데이터를 저장해야 한다고 생각해보자. 가장 간단한 방법은 구조체 배열을 선언하여 사용하는 것이다. 이 방법은 배열의 크기를 미리 결정해야 하는 문제점이 있다. 배열의 크기보다 많은 학생들은 처리할 수 없으며 이보다 적은 학 생들의 경우에는 배열의 기억공간은 낭비된다. 연결리스트(linked list)를 사용하여 해결할 수 있다. head 학생1 … next 학생2 … next 학생3 … NULL

자기 참조 구조체를 위한 메모리 할당 struct student { int id; char name[20]; struct student *next; }; struct student *ptr; ptr = (struct student *) malloc(sizeof(struct student)); ptr id name next

stud2.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> … /* 학생 정보를 입력받아 연결 리스트에 저장하고 학생 정보를 역순으로 출력한다. */ int main() { int count = 0, id; char name[20]; struct student *p, *head = NULL; printf("학번과 이름을 입력하세요\n");

stud2.c while (scanf("%d %s", &id, name) == 2) { p = (struct student *) malloc(sizeof(struct student)); if (p == NULL) { perror("malloc"); exit(1); } p->id = id;` strcpy(p->name,name); p->next = head; head = p;

stud2.c printf("\n* 학생 정보(역순) *\n"); p = head; while (p != NULL) { count++; printf("학번: %d 이름: %s \n", p->id, p->name); p = p->next; } printf("총 %d 명입니다.\n", count); exit(0);

큐 형태의 연결 리스트 struct student *ptr, *head = NULL, *tail = NULL; ptr = (struct student *) malloc(sizeof(struct student)); ... tail->next = ptr; // 큐의 끝에 연결 tail = ptr; // 큐의 끝을 가리킴 head tail next next … id name id name id name NULL

10.4 메모리 관리 함수

메모리 관리 함수 # include <string.h> void *memset(void *s, int c, size_t n); s에서 시작하여 n 바이트만큼 바이트 c로 설정한 다음에 s를 반환한다. int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n); s1과 s2에서 첫 n 바이트를 비교해서, 메모리 블록 내용이 동일하면 0을 반환하고 s1이 s2보다 작으면 음수를 반환하고, s1이 s2보다 크다면 양수를 반환한다. void *memchr(const void *s, int c, size_t n); s가 가리키는 메모리의 n 바이트 범위에서 문자 c를 탐색한다. c와 일치하는 첫 바이트에 대한 포인터를 반환하거나,c를 찾지 못하면 NULL을 반환한다. void *memmove(void *dst, const void *src, size_t n); src에서 dst로 n 바이트를 복사하고, dst를 반환한다. void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n); src에서 dst로 n 바이트를 복사한다. 두 메모리 영역은 겹쳐지지 않는다. 만일 메모리 영역을 겹쳐서 쓰길 원한다면 memmove() 함수를 사용해라. dst를 반환한다.

mem.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> void main() { char str[32]="Do you like Linux?"; char *ptr,*p; ptr = (char *) malloc(32); memcpy(ptr, str, strlen(str)); puts(ptr); memset(ptr+12,'l',1); p = (char *) memchr(ptr,'l',18); puts(p); memmove(str+12,str+7,10); puts(str); }