C언어의 메모리 동적 할당

C언어에서 제공하는 malloc, calloc, realloc 함수를 이용한 메모리 동적할당을 알아보도록 하겠습니다.

---

malloc 함수

• 동적으로 메모리를 할당하는 함수 (힙 영역에 메모리를 할당)

# include <stdlib.h>

void* malloc(size_t size) // malloc 함수의 원형

함수 호출 시 할당하고자 하는 메모리의 크기를 바이트 단위로 전달하면 그 크기만큼 메모리를 할당하게 됩니다. 그리고 할당한 메모리의 주소(첫 번째 바이트의 주소)를 리턴합니다.

메모리 할당에 실패하면 NULL이 리턴됩니다.

 

리턴형이 void*(void 포인터) ?

 

malloc은 단순히 메모리만 할당하는 함수입니다. 때문에 개발자가 어떤 데이터 형을 저장하는지 예측할 수 없습니다. 예를들어 4바이트를 할당했을 경우 int형 데이터를 저장하기 위해 사용하는건지, float형인건지 예측할 수 없기에 void 포인터를 반환하여 개발자가 알맞은 용도로 변환하여 사용해야 합니다.

 

예를들어 int형 데이터를 저장하기 위해선 리턴되는 void*을 int*로 변환해야 합니다.

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

위의 그림은 포인터 변수 i에 4바이트를 할당하는 그림입니다.

1. sizeof(int)의 값은 4입니다. 4라는 값을 전달하면서 malloc 함수를 호출합니다.
2. 할당된 메모리의 주소가 void*형으로 리턴됩니다. 리턴되는 void*를 사용하려는 int*형으로 변환합니다.
3. 포인터 변수 i에 대입합니다.

malloc 함수 사용 예시

 

동적 할당을 사용하여 arr_1의 배열 값을 대입하는 소스를 보며 malloc 함수 사용법을 이해해 봅시다.

#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 해제를 안하면, 언젠간 메모리가 부족해질 수 있습니다. 할당된 메모리가 더 이상 필요하지 않으면 free함수를 이용하여 메모리를 해제해야 합니다.

#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++) {
    	arr1[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); // free 함수를 이용하여 메모리 해제
    
    return 0;
}

---

calloc 함수

• calloc 함수는 malloc 함수와 같은 기능을 지니고 있습니다. 하지만 사용하는 형태가 다릅니다.

#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 가집니다.

#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)
    arr_2 = (int*) calloc(5, sizeof(int)); // sizeof(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); // free 함수를 이용하여 메모리 해제
    
    return 0;
}

---

malloc 함수와 calloc 함수의 차이점

malloc은 할당된 공간의 값을 바꾸진 않습니다.

calloc은 할당된 공간의 값을 모두 0으로 바꿉니다. 배열을 할당하고 모두 0으로 초기화할 필요가 있을 경우엔 calloc을 쓰면 편합니다.

---

이상 C언어의 메모리 동적 할당이었습니다. ^_^