[C++] 메모리의 구조

limce·2024년 1월 22일

메모리 구조

코드(Code) 영역

데이터(Data) 영역

C++

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메모리 구조

프로그램이 실행되기 위해서는 운영체제(OS)가 프로그램의 정보를 메모리에 로드해야 한다.
또한 프로그램이 실행되는 동안 CPU가 코드를 처리하기 위해서는, 메모리가 명령어와 데이터들을 저장해야 한다.
프로그램이 운영체제로부터 할당받는 대표적인 메모리 공간은
코드(Code), 데이터(Data), 힙(Heap), 스택(Stack) 영역으로 나뉜다.

코드(Code) 영역

실행할 프로그램의 코드가 저장되는 영역으로, 텍스트 영역이라고도 한다.
CPU는 코드 영역에 저장된 명령어를 하나씩 가져가서 처리하게 된다.
프로그램이 시작하고 종료될 때까지 메모리에 계속 남아있는다.

데이터(Data) 영역

전역 변수와 정적(static) 변수가 저장되는 영역
프로그램의 시작과 동시에 할당되고, 프로그램이 종료되어야 메모리에서 소멸한다.

# include <studio.h>
int a = 10;    // 데이터 영역에 할당
int b = 20;    // 데이터 영역에 할당

int main() {
    . . .
    return 0;
}

힙(Heap) 영역

필요에 의해 동적으로 메모리를 할당할 때 사용
사용자가 직접 관리할 수 있는, 해야만 하는 메모리 영역
- 변수를 할당하고 해제하는 책임이 있다.
- 가비지 컬렉터가 없으면 프로그래머가 직접 관리(할당/해제)해줘야 한다.
선입선출(FIFO, First-In-First-Out)
메모리의 낮은 주소에서 높은 주소의 방향으로 할당된다.
스택보다 큰 메모리를 할당받기 위해 사용
메모리 크기 제한이 없다.
런타임에 크기 결정

장점

변수를 전역적으로 액세스할 수 있다.
메모리 크기 제한이 없다.

단점

상대적으로 느린 액세스 (할당/해제가 느리다.)
운영체제마다 메모리 관리가 다르기 때문에 어렵다.

int main{
    // 정상적인 배열선언
    int arr[10];

    // 비정상적인 배열 선언
    int i = 0;
    scanf("%d", &i);
    int arr[i];

    return 0;

스택(Stack) 영역

함수 호출 시 생성되는 지역 변수와 매개 변수가 저장되는 영역
함수 호출이 완료되면 소멸한다.
후입 선출(LIFO, Last-In First-Out)
메모리의 높은 주소에서 낮은 주소의 방향으로 할당된다.
컴파일 타임에 크기 결정

장점

매우 빠른 액세스 (할당, 해제가 빠르다, 힙보다 빠르다.)
변수를 명시적으로 할당/해제할 필요가 없다.

단점

메모리 크기 제한이 있다.
지역변수만

#include <studio.h>

void fct1(int);
void fct2(int);

int a = 10;    // 데이터 영역에 할당
int b = 20;    // 데이터 영역에 할당

int main() {
    int i = 100;    // 지역변수 i가 스택 영역에 할당

    fct1(i);
    fct2(i);

    return 0;
}

void fct1(int c) {
    int d = 30;    // 매개변수 c와 지역변수 d가 스택영역에 할당
}

void fct2(int e) {
    int f = 40;    // 매개변수 e와 지역변수 f가 스택영역에 할당
}