C/C++ 메모리 동적할당

C, C++ 2018. 10. 11. 09:00



안녕하세요 열코입니다.

이번시간에는 C/C++에서의 메모리 동적할당에 대해 알아보도록 하겠습니다.



☞ 메모리 동적 할당이란?

C/C++에서 실행 시간동안 사용할 메모리 공간을 할당하는 것을 말합니다.

메모리 공간 필요 시 할당하고, 사용이 끝난 후 반납을 사용자가 원하는 시점에 원하는 크기만큼 가능합니다.

사용자에 의해 메모리가 동적으로 할당이 되면 프로그램이 끝날 때 까지 유지되므로,

메모리 공간 사용이 끝나면 메모리 낭비(누수)를 줄이기 위해 명시적으로 메모리 할당을 해제 해주어야합니다.


* 참고로 자바에는 가비지 컬렉션이 존재하여 사용되지않는 메모리를 자동으로 해제해줍니다.

C/C++에는 가비지 컬렉션이 존재하지 않으므로 사용자가 명시적으로 메모리를 해제 해 주어야 합니다. 



☞ 컴퓨터 메모리 구조?

컴퓨터 메모리 구조에 대해 잠깐 짚고 넘어가겠습니다. 컴퓨터 메모리의 공간은 

크게 4부분 - 스택, 힙, 데이터, 코드(텍스트) 부분으로 나눌 수 있습니다.


여기서 스택, 힙 공간은 프로그램 실행시(런타임) 크기가 결정됩니다.

데이터와 코드 부분은 컴파일러에 의해 컴파일시 크기가 결정됩니다.


- 스택(Stack) 공간은 지역변수와 매개변수 등이 할당되는 임시적인 영역입니다.

- 힙(Heap) 공간은 동적으로 메모리를 할당하는 곳이며 생성 중 크기를 결정합니다.

- 데이터(Data) 공간은 전역 변수와, 정적(static) 변수, 초기화 된 배열 등이 존재합니다.

- 코드(Code) 공간은 프로그램의 명령어나 기계어 명령이 존재합니다. 



☞ 동적 메모리 할당/해제 방법?

C 프로그래밍에서는 malloc()과 calloc() 함수 등을 사용하여 런타임에 메모리를 동적으로 생성하며,

free() 함수를 사용하여 동적으로 할당된 메모리를 명시적으로 해제합니다.

C++ 프로그래밍에서는 이러한 함수들을 더 편하게 사용할 수 있도록 new와 delete 연산자를 사용하여 할당 및 해제합니다.


동적할당 코드에는 포인터 개념 및 사용이 포함되어 있습니다. 

아직 포인터에 대한 개념이 잡혀있지 않다면 여기를 눌러 개념을 잡고 넘어 갑시다.


- C 예제코드


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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(void) {
    int *p;
    int size = 5;
    p = (int *)malloc(sizeof(int) * 5);
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        p[i] = i + 1;
    }
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", p[i]);
    }
 
    free(p);
 
    return 0;
}
cs


먼저 malloc() 함수를 사용하기 위해 stdlib.h 헤더파일을 include 해줍니다.

그리고 malloc() 함수를 사용하기 위해 포인터 변수를 하나 생성합니다. 여기서 포인터의 자료형을 동적할당 하려는 자료형과

일치해야 합니다. 저는 int형 변수 5개를 동적할당 받기위해 int형 포인터 변수를 선언했습니다.


그리고 malloc() 함수의 반환값은 void*이므로 (int*)를 malloc() 함수 앞에 명시적으로 형변환을 시켜줍니다.

만약 char*라면 (char*)를 사용하여 명시적으로 형변환을 해줍니다. (자료형에 맞추시면 됩니다.)


그리고 malloc() 함수의 매개변수로 동적할당 받을 메모리 크기를 넘겨줍니다.

int형 변수 5개이므로 4*5 = 20을 넘겨주면 되겠다 싶더니 무슨 이상한 문자들이 있군요...

sizeof() 함수는 해당 자료형의 크기를 반환합니다. sizeof(int)니까 int형 자료형의 크기가 되겠군요.

5개가 필요하니 5로 초기화 해준 size를 곱해줍니다.

여기서 sizeof()의 사용을 한 이유는 프로그램 사용자마다 운영체제가 다르기 때문에 자료형의 크기가 달라질 수 있기 때문입니다.

sizeof()함수를 사용하면 64bit 컴퓨터에서는 8바이트로 반환되기 때문이죠.


그리고 동적할당 받은 메모리는 배열처럼 사용 가능합니다. (보통 배열의 동적 크기를 지정해주기 위해 사용됩니다.)


사용후에는 free() 함수를 이용하여 메모리 할당을 해제 해 주었습니다. 


ㅇ 출력 결과


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- C++ 예제코드

C++ 프로그래밍에서는 new와 delete 키워드를 사용합니다.

사용법은 C 프로그래밍 보다 훨씬 쉬우니 설명은 생략하고 아래의 예제 코드를 확인 해 봅시다.


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#include <iostream>
using namespace std;
 
int main(void) {
    int *p = new int[5];
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        p[i] = i + 1;
    }
 
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << p[i] << "\n";
    }
 
    delete[] p;
 
    return 0;
}
cs


어때요? 진짜 말한대로 코드가 간단하죠?

new 키워드를 통해 int형 변수 5개 ([5])를 동적할당합니다.

그리고 delete키워드를 통해 동적할당 해제.


ㅇ 출력 결과


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개인적으로 C++ 프로그래밍의 메모리 동적 할당 방법이 더 쉽고 간결해서 자주 사용하는 편입니다. ^^



이상 'C/C++ 메모리 동적할당'에 대해 알아보았습니다.

질문 또는 오타나 잘못된 정보가 있는 경우 댓글로 달아주세요!

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  • By 열코

C++ friend 클래스와 함수

C, C++ 2018. 10. 10. 14:59



안녕하세요 열코입니다.

저번시간에 C++ 클래스와 접근제한자에 대해 알아보았는데요.

이번에는 저번시간 protected 제한자 부분에서 언급했던 friend(친구) 클래스와 함수에 대해 알아보겠습니다.


☞ freind 클래스란?

firend 클래스는 friend로 선언된 다른 클래스의 private 및 protected 멤버에 접근할 수 있습니다.

특정 상황에서 클래스 내에 접근하지 못하도록 private 제한을 두었는데, 필요의 경우 해당 클래스나 함수에서

접근 가능하도록 사용하는것이 friend 클래스 및 함수입니다.

사용법은 friend 키워드를 사용하여 클래스나 함수를 명시 해 주는 것 인데요.

아래 예제는 friend 클래스를 지정해주는 예제코드입니다.


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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
class Friend1 {
private :
    string name;
 
    friend class Friend2;
};
 
class Friend2{
public : 
    void set_name(Friend1& f, string s) {
        f.name = s;
    }
    void show_name(Friend1& f) {
        cout << f.name << "\n";
    }
};
 
int main(void) {
    Friend1 f1;
    Friend2 f2;
    
    f2.set_name(f1, "열코");
    f2.show_name(f1);
 
    return 0;
}
cs


위 클래스를 보시면 Friend1 클래스와 Friend2 클래스가 있습니다.

Friend1 클래스에는 private 멤버 변수로 name이라는 string 변수가 존재합니다.

그 아래 보시면 friend class Friend2; 라는 코드가 보입니다.

이 코드가 바로 "나(Friend1)는 Friend2의 친구니까 내 개인적인 정보를 공유 해도 돼!" 라는 뜻입니다.

그리고 Friend2 클래스의 코드를 보시면 public 제한자의 함수 두개가 보입니다.



setter 함수와 출력 함수인데요, Friend1의 private 멤버인 name에 직접 접근하는것을 볼 수 있습니다.

친구니까 개인적인거 정도는 허용가능하겠죠? 

이런식으로 private 멤버나 protected 멤버를 외부 클래스에서 접근할 수 있도록 하는것이 friend 키워드입니다.


ㅇ 출력 결과


열코


☞ friend 함수란?

friend 클래스와 마찬가지로 private 및 protected 멤버에 접근할 수 있는 권한을 부여할 수 있습니다.

friend 기능을 클래스단위가 아닌 멤버 함수 단위로 지정해 주는것입니다.

아래 코드를 확인해보시죠.


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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
class Friend1 {
private :
    string name;
 
    friend void set_name(Friend1&, string);
};
 
 
void set_name(Friend1& f, string s) {
    f.name = s;
    cout << f.name << "\n";
}
 
int main(void) {
    Friend1 f1;
 
    set_name(f1, "열코");
 
    return 0;
}
cs


friend 키워드를 사용하여 set_name이라는 함수가 내 친구라는것을 컴파일러에게 알려주는 것입니다.

그래서 set_name 함수에서는 Friend1 클래스의 private 멤버인 name 변수에 접근이 가능한 것이죠.

생각보다 간단하고 쉬운 개념이죠?


* 주의사항

- 친구의 친구는 friend 키워드로 명시하지 않은 경우 친구 관계가 형성되지 않습니다.

- 친구의 자식도 마찬가지로 friend 키워드로 명시하지 않은 경우 친구 관계가 형성되지 않습니다.



이상 'friend 클래스와 함수'에 대해 알아보았습니다.

질문 또는 오타나 잘못된 정보가 있는 경우 댓글로 달아주세요!

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  • By 열코

C++ 클래스 접근제한자

C, C++ 2018. 10. 10. 11:32



안녕하세요 열코입니다.

지난시간에 C++ 클래스에 대해 배워보았습니다. (공부하러가기)

클래스 멤버 선언 시 지정해 줄 수 있는 접근 제한자에 대해 기본적인 것만 짚고 넘어갔는데요.

3가지 접근 제한자가 존재한다고 말씀드렸습니다.

public, private, protected 바로 이 3가지 유형인데요.

이번시간에는 이 클래스 멤버 접근 제한자에 대해 알아보도록 하겠습니다.


☞ 왜 접근 제한자를 사용해야하는지?

객체지향 프로그래밍의 중요한 개념 중 하나는 데이터 숨김(은닉)입니다.

실제로 사용자가 자판기에서 음료를 뽑으려고 할 때 버튼을 누르면 음료가 나옵니다.

이때 사용자는 음료를 뽑기 위해 버튼을 누르면 된다는 것을 알고있지만 실제로 어떤 원리로 인해 음료가 나오는지 모릅니다.

알 필요도 없구요.

이 음료를 뽑기위한 내부 구현 방법이 데이터 숨김입니다.

클래스 멤버가 외부 함수에서 직접 액세스(접근) 하지 못하도록 일부 제한을 설정합니다.


* 참고1 : C++ 클래스 내에 멤버에 대한 접근 제한자를 두지 않으면 기본적으로 private입니다.

* 참고2 : C/C++ 구조체 멤버에 대한 기본적인 접근 제한자는 public입니다.



☞ public

public의 뜻은 '공개적인'이라는 뜻입니다.

public으로 선언된 데이터 멤버 및 멤버함수는 다른 클래스에서도 접근이 가능합니다.

public 멤버는 . 연산자를 사용하여 프로그램의 아무곳에서나 액세스 할 수 있습니다.


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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Circle {
public :
    double radius;
    double print_area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};
 
int main(void)
{
    Circle circle;
    circle.radius = 5;
 
    cout << "반지름 : " << circle.radius << "\n";
    cout << "원의 넓이 : " << circle.print_area() << "\n";
 
    return 0;
}
cs


ㅇ 실행 결과


반지름 : 5

원의 넓이 : 78.5


위 프로그램에서 데이터 멤버 radius는 공개(public)되어 있으므로 클래스 외부(main함수)에서 접근(access) 할 수 있습니다.



☞ private

클래스 멤버를 private으로 선언하면 해당 멤버는 오직 클래스 내부에서 접근할 수 있습니다.

클래스 외부의 모든 객체나 함수에서 직접 접근할 수 없습니다.

클래스 내부의 멤버 함수 또는 friend 함수만 클래스의 private 멤버에 접근할 수 있습니다.

(friend 함수에 대해서는 다음시간에 알아보도록 하겠습니다 ^^)


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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Circle {
private :
    double radius;
public :
    double print_area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};
 
int main(void)
{
    Circle circle;
    circle.radius = 5; // 접근 오류!!
 
    cout << "반지름 : " << circle.radius << "\n"; // 접근 오류!!
    cout << "원의 넓이 : " << circle.print_area() << "\n";
 
    return 0;
}
cs


클래스 외부에서 private 멤버에 직접 접근하려고하면 다음과 같이 오류가 발생합니다.


- 멤버 "Circle::radius""에 액세스할 수 없습니다.

- 'Circle::radius': private 멤버('Circle' 클래스에서 선언)에 액세스할 수 없습니다.


위 프로그램을 아래와 같이 수정할 수 있습니다.


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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Circle {
private :
    double radius;
public :
    void set_radius(double r) {
        radius = r; // 클래스 내부에서 접근 가능
    }
    double get_radius() {
        return radius; // 클래스 내부에서 접근 가능
    }
    double print_area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};
 
int main(void)
{
    Circle circle;
    circle.set_radius(5);
 
    cout << "반지름 : " << circle.get_radius() << "\n";
    cout << "원의 넓이 : " << circle.print_area() << "\n";
 
    return 0;
}
cs


위 코드를 보시면 set_radius() 와 get_radius() 함수를 만들어서 private 멤버인 radius에 접근하는것을 볼 수 있습니다.

이것을 보통 getter와 setter라고 명명합니다.

setter는 클래스 외부에서 직접 접근할 수 없는 private 멤버의 값을 초기화 해 줄 때 사용하며,

getter는 이 private 멤버의 값을 반환할 때 사용합니다.

클래스 외부(main)함수에서 getter와 setter를 어떻게 사용했는지 확인 해 보세요.


ㅇ 실행 결과


반지름 : 5

원의 넓이 : 78.5



☞ protected

protected 제한자는 private 제한자와 비슷합니다.

클래스 외부에서는 protected 멤버에 접근할 수 없지만 해당 클래스의 하위 클래스(파생된 클래스, 자식 클래스)에서는 접근할 수 있습니다.


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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Parent {
protected :
    int id;
};
 
class Child : public Parent {
public :
    void set_id(int i) {
        // 클래스 외부에서 protected 멤버에 접근
        id = i;
    }
    void print_id() {
        cout << "ID : " << id << "\n";
    }
};
 
int main(void)
{
    Child child;
 
    child.set_id(10);
    child.print_id();
 
    return 0;
}
cs


ㅇ 실행 결과


ID : 10



이상 'C++ 클래스 접근 제한자'에 대해 알아보았습니다.

질문 또는 오타나 잘못된 정보가 있는 경우 댓글로 달아주세요!

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