6-6. 메모리 동적 할당 (Dynamic Memory Allocation)

프로그램에 메모리가 할당되는 것은 세가지 종류로 나뉜다.

• 정적 메모리 할당
  :한번 만들면 프로그램이 끝날 때까지 계속 메모리를 갖고 있는 것들.
• 자동 메모리 할당
  :변수를 선언하거나 정적 배열을 선언했을 때 블럭 밖으로 나가면 사라지고 다시 메모리가 할당되는것.
• 동적 메모리 할당
  : 메모리의 낭비를 최소화하기 위해서 프로그램의 실행중(runtime)에 사용할 메모리 공간을 할당하는 것.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int arr[10000000];

    return 0;
}

[1]    53110 segmentation fault  "/Users/sunho/Desktop/C++workspaces/TBCppStudy/"main

1000만개의 정수형 배열을 생성하고 실행하였더니 오류가 발생된다.
1000만이면 그렇게 큰 숫자도 아닌데 왜 오류가 생길까?


프로그램에서 정적으로 할당하는 메모리는 스택에 들어가는데, 스택은 용량이 작기 때문이다.
반면 동적으로 할당된 메모리는 힙에 들어가고, 힙은 훨씬 크다.
이러한 이유 때문에 메모리 동적 할당을 사용하는 것은 필수적이다.

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new와 delete

우리가 OS에게 정수형 하나의 크기만큼 메모리를 가져오는 또다른 방법이 있다.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int *ptr = new int; 
    *ptr = 13;

    return 0;
}

new int는 integer 사이즈에 맞춰서 os에게 메모리를 받아오고 그 메모리 주소를 알려준다.
그렇기 때문에 포인터로 받아줘야 한다.

그다음 더 중요한 것은 할당받은 메모리를 os에게 다시 돌려주는 것이다.
예를들어 빅데이터, 딥러닝 등을 돌리게 되면 컴퓨터 한 대로 감당할 수 없는 데이터의 양을 사용하게 된다.
그래서 일부 작업을 하고, 작업이 끝난다음 메모리를 os에 다시 돌려주고 다시 받아와서 사용해야 하는 경우가 있기 때문이다. 돌려주는 방법은 간단하다.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int *ptr = new int;
    *ptr = 13;

    cout << uintptr_t(ptr) << endl;
    cout << *ptr << endl;

    delete ptr;
    ptr = nullptr;

    if (ptr != nullptr) 
    {
        cout << uintptr_t(ptr) << endl;
        cout << *ptr << endl;
    }
    else { cout << "Could not allocate memory." << endl; }

    return 0;
}

// output
022703216
13
Could not allocate memory.

delete ptr을 해주면 os가 알아서 메모리를 걷어가기 전에 프로그램이 먼저 메모리를 반납한다.
주의해야 할 점은 delete를 해줘도 ptr에는 주소가 따로 저장이 되어 있기 때문에 de-referencing을 하게되면 엉뚱한 값이 나올 것이다.
때문에 delete를 한 후에는 ptr에다가 nullptr같은 값을 넣어준다.

delete ptr;
ptr = nullptr;

이렇게 해놓으면 ptr이 의미가 있을 때에만 de-referencing을 하도록 프로그래밍이 되는 것이다.

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std::nothrow

아까와는 다른 상황에 필요한 방법이 있다. 다른 프로그램이 메모리를 사용해야되서 이 프로그램이 메모리를 쓸수 없는 경우가 있다.
다른 프로그램이 메모리를 다 쓸때까지 기다렸다가 다시 메모리를 할당받고 싶을때 std::nothrow를 사용한다.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int *ptr = new (std::nothrow) int;
    *ptr = 13;

    cout << uintptr_t(ptr) << endl;
    cout << *ptr << endl;

    if (ptr != nullptr) 
    {
        cout << uintptr_t(ptr) << endl;
        cout << *ptr << endl;
    }
    else { cout << "Could not allocate memory." << endl; }

    delete ptr;

    return 0;
}

이렇게 넣어 놓으면 오류를 발생시키지 않고 쭉 진행하게 된다.