C++ 동적 할당 (Dynamic Memory Allocation)
C++에서는 메모리를 동적으로 할당하고 해제할 수 있는 기능을 제공합니다. 동적 할당을 통해 프로그램 실행 중에 필요한 메모리를 할당받고 사용할 수 있습니다. 이번 포스트에서는 동적 할당의 기본 개념과 다양한 예제를 살펴보겠습니다.
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
// 첫 번째 블록: 지역 변수와 정적 변수
{
int num0 = 0; // 지역 변수, 해당 블록 내에서만 접근 가능
static int num1 = 0; // 정적 변수, 프로그램 시작 시 할당되고 종료 시 해제
}
// 두 번째 블록: 자동 지역 변수와 정적 지역 변수
{
for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
int num0 = 0; // 자동 지역 변수, 블록 내에서만 유효
static int num1 = 0; // 정적 지역 변수, 프로그램 시작 시 할당, 블록을 벗어나도 값 유지
++num0; // num0 값 증가
++num1; // num1 값 증가
cout << "num0 : " << num0 << endl; // 1 출력 (매번 새로 초기화됨)
cout << "num1 : " << num1 << endl; // 1, 2, 3 출력 (값이 유지됨)
}
}
// 세 번째 블록: 동적 할당 및 해제
{
int* pNum = new int; // 동적 할당된 메모리를 가리키는 포인터
delete pNum; // 할당된 메모리 해제
}
// 네 번째 블록: 메모리 누수 예제
{
// while (true)
// {
// int* num = new int; // 메모리 누수 발생, 해제되지 않음
// }
}
// 다섯 번째 블록: 동적 할당된 메모리의 공유와 해제
{
int* pNum0 = new int(123); // 동적 할당된 메모리 초기화
int* pNum1 = pNum0; // 같은 메모리를 가리키는 포인터
cout << *pNum0 << endl; // 123 출력
delete pNum0; // 메모리 해제
// 이미 해제된 메모리에 접근 (위험)
// cout << *pNum0 << endl;
// cout << *pNum1 << endl;
// 이미 해제된 메모리를 다시 해제 (위험)
// delete pNum0;
}
// 여섯 번째 블록: 지역 변수의 주소를 외부에서 사용하는 경우
{
int* pNum;
{
int n = 10;
pNum = &n; // n의 주소를 pNum에 저장
}
// 이미 해제된 메모리에 접근 (위험)
// cout << *pNum << endl;
}
// 일곱 번째 블록: 동적 할당을 통한 가변 배열 사용
{
int s;
cin >> s; // 배열 크기 입력
int* arr = new int[s]; // 동적으로 배열 할당
arr[0] = 1; // 첫 번째 요소에 값 할당
cout << arr[0] << endl; // 첫 번째 요소 출력
delete[] arr; // 배열 메모리 해제
}
// 여덟 번째 블록: 구조체와 동적 할당
{
struct Person
{
float weight;
float height;
};
Person* person = new Person{ 74.1f, 180.2f }; // 구조체 동적 할당 및 초기화
cout << (*person).weight << endl; // 74.1 출력
cout << person->weight << endl; // 74.1 출력 (간접 참조)
Person* persons[3] = {
new Person{56.1f, 174.f},
new Person{74.2f, 184.f}
}; // 구조체 배열 동적 할당 및 초기화
for (Person* person : persons)
{
person->weight = 0.0f; // 각 구조체의 weight 값 초기화
}
for (Person* person : persons)
{
cout << person->weight << endl; // 0.0 출력
}
// 동적 할당된 메모리 해제
delete person;
delete persons[0];
delete persons[1];
// persons[2]는 초기화되지 않았으므로 해제할 필요 없음
}
return 0;
}1. 지역 변수와 정적 변수
첫 번째 블록에서는 지역 변수와 정적 변수를 살펴봅니다.
{
int num0 = 0; // 지역 변수, 해당 블록 내에서만 접근 가능
static int num1 = 0; // 정적 변수, 프로그램 시작 시 할당되고 종료 시 해제
}num0은 지역 변수로 해당 블록 내에서만 유효합니다.num1은 정적 변수로 프로그램 시작 시 한 번 할당되고 프로그램 종료 시 해제됩니다.
2. 자동 지역 변수와 정적 지역 변수
두 번째 블록에서는 자동 지역 변수와 정적 지역 변수를 비교합니다.
{
for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
int num0 = 0; // 자동 지역 변수, 블록 내에서만 유효
static int num1 = 0; // 정적 지역 변수, 프로그램 시작 시 할당, 블록을 벗어나도 값 유지
++num0; // num0 값 증가
++num1; // num1 값 증가
cout << "num0 : " << num0 << endl; // 1 출력 (매번 새로 초기화됨)
cout << "num1 : " << num1 << endl; // 1, 2, 3 출력 (값이 유지됨)
}
}num0은 매번 새로 초기화되므로 항상 1이 출력됩니다.num1은 정적 변수로 값이 유지되어 1, 2, 3이 출력됩니다.
3. 동적 할당 및 해제
세 번째 블록에서는 동적 할당과 해제의 기본 개념을 다룹니다.
{
int* pNum = new int; // 동적 할당된 메모리를 가리키는 포인터
delete pNum; // 할당된 메모리 해제
}new키워드를 사용하여 메모리를 동적 할당합니다.delete키워드를 사용하여 할당된 메모리를 해제합니다.
4. 메모리 누수 예제
네 번째 블록에서는 메모리 누수의 예를 보여줍니다.
{
// while (true)
// {
// int* num = new int; // 메모리 누수 발생, 해제되지 않음
// }
}- 주석 처리된 코드는 무한 루프에서 동적 할당을 수행하므로 메모리 누수가 발생합니다.
delete를 사용하여 할당된 메모리를 해제하지 않으면 메모리 누수가 발생합니다.
5. 동적 할당된 메모리의 공유와 해제
다섯 번째 블록에서는 동적 할당된 메모리를 여러 포인터가 가리킬 때의 위험성을 다룹니다.
{
int* pNum0 = new int(123); // 동적 할당된 메모리 초기화
int* pNum1 = pNum0; // 같은 메모리를 가리키는 포인터
cout << *pNum0 << endl; // 123 출력
delete pNum0; // 메모리 해제
// 이미 해제된 메모리에 접근 (위험)
// cout << *pNum0 << endl;
// cout << *pNum1 << endl;
// 이미 해제된 메모리를 다시 해제 (위험)
// delete pNum0;
}- 메모리를 해제한 후 해당 포인터를 다시 사용하거나 해제하면 정의되지 않은 동작이 발생합니다.
6. 지역 변수의 주소를 외부에서 사용하는 경우
여섯 번째 블록에서는 지역 변수의 주소를 외부에서 사용하는 경우의 위험성을 다룹니다.
{
int* pNum;
{
int n = 10;
pNum = &n; // n의 주소를 pNum에 저장
}
// 이미 해제된 메모리에 접근 (위험)
// cout << *pNum << endl;
}- 지역 변수가 소멸된 후 해당 변수의 주소를 사용하면 정의되지 않은 동작이 발생
합니다.
7. 동적 할당을 통한 가변 배열 사용
일곱 번째 블록에서는 동적 할당을 통해 가변 배열을 사용하는 방법을 다룹니다.
{
int s;
cin >> s; // 배열 크기 입력
int* arr = new int[s]; // 동적으로 배열 할당
arr[0] = 1; // 첫 번째 요소에 값 할당
cout << arr[0] << endl; // 첫 번째 요소 출력
delete[] arr; // 배열 메모리 해제
}- 동적 할당을 통해 가변 배열을 생성하고, 사용 후
delete[]를 사용하여 메모리를 해제합니다.
8. 구조체와 동적 할당
여덟 번째 블록에서는 구조체와 동적 할당을 다룹니다.
{
struct Person
{
float weight;
float height;
};
Person* person = new Person{ 74.1f, 180.2f }; // 구조체 동적 할당 및 초기화
cout << (*person).weight << endl; // 74.1 출력
cout << person->weight << endl; // 74.1 출력 (간접 참조)
Person* persons[3] = {
new Person{56.1f, 174.f},
new Person{74.2f, 184.f}
}; // 구조체 배열 동적 할당 및 초기화
for (Person* person : persons)
{
person->weight = 0.0f; // 각 구조체의 weight 값 초기화
}
for (Person* person : persons)
{
cout << person->weight << endl; // 0.0 출력
}
// 동적 할당된 메모리 해제
delete person;
delete persons[0];
delete persons[1];
// persons[2]는 초기화되지 않았으므로 해제할 필요 없음
}- 동적 할당을 통해 구조체를 생성하고, 포인터를 사용하여 구조체 멤버에 접근합니다.
- 동적 할당된 메모리는 사용 후 반드시 해제해야 합니다.
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