Secure Cordng C - 포인터의 개념과 이해 #3

1-9 동적 메모리 할당

1. 동적 메모리 할당

• 동적 메모리 할당 또는 메모리 동적 할당은 프로그램이 실행 시간(runtime) 동안
  또는 실행 중에 사용할 메모리 공간을 할당하는 것을 의미
• 동적 할당은 스택(stack)이 아닌 힙(heap) 영역을 사용

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2. 동적 메모리 할당 함수

• 사용자가 동적으로 메모리를 할당할 수 있도록 표준 라이브러리에서는 다음의 3가지 함수를 제공하며
  이 함수는 sodlib.h 파일에서 찾을 수 있음
1. void *malloc(size_t size): 힙 영역에 메모리 할당
2. void *realloc(void *ptr, size_t size): 기존의 할당된 메모리의 크기를 변경
3. void *calloc(size_t elength, size_t esize): 힙 영역에 메모리 할당 후, 0으로 초기화
   
   
• 힙에 생성된 메모리는 프로그램이 종료될 때까지 유지되므로
  사용이 끝난 동적 할당 메모리는 반드시 해제해야 하며
  동적 할당된 메모리를 해제하는 함수는 다음과 같다
1. void free(void *p): 동적 할당된 메모리를 해제
   
   
• 동적 할당은 항상 성공하는 것이 아니며, 동적 메모리 할당에 실패할 경우, 동적 메모리 할당 함수는 널(NULL)을 반환
• 동적 할당 함수 호출 후의 반환 값을 조사한 다음 사용해야 함

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

//static allocation(stack)

int age = 10;

printf("age = %d\n", age);

//dynamic allocation(heap)

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

if(pAge == NULL){

fprintf(stderr, "malloc error");

return;

}

*pAge = 10;

printf("*pAge = %d\n, *pAge");

free(pAge);

}

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3. 동적 메모리 할당의 필요성

• 프로그램을 구현하는 단계에서 필요한 메모리의 크기를 결졍하는 것을 정적 할당이라고하며
  변수나 배열의 선언이 이에 해당됨

#include <stdio.h>

void main()

{

char names[3][32];    // 정적 할당

int i;

for(i = 0; i < 3; i++){

printf("Input your name: ");

scans("%s", names[i]);

}

for(i = 0; i < 3; i++)

printf("%d. %s\n", i + 1, names[i]);

}

• 구현 단계에서 입력된 데이터의 범위를 예측하는 것은 어렵기 때문에 프로그램이 실행중에
  입력된 데이터의 범위에 맞게 메모리를 확보활 필요가 있으며 이를 동적 할당이라고 함

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

void main()

{

char *names[3];

int i;

for(i = 0; i < 3; i++){

char buf[32];

printf("Input your name: ");

scans("%s", buf);

names[i] = malloc(strlen(buf) + 1);

strcpy(names[i], buf);

}

for(i = 0; i < 3; i++)

printf("%d. %s\n", i + 1, names[i]);

for(i = 0; i < 3; i++)

free(names[i]);

return 0;

}

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4. 배열의 동적 할당

• 1차원 배열의 경우, 배열의 전체 크기를 계산하여 그 크기만큼 힙에 할당하고
  할당된 객체의 시작 주소를 원소의 타입에 대한 포인터 변수로 가리키면 됨

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

void main()

{

// static allocation(in stack)

int arr[10];

int i;

for(i = 0; i < 10; i++){

arr[i] = i;

printf("arr[i] = %d\n", i, arr[i]);

}

// dynamic allocation(in heap)

int *pArr = malloc(sizeof(int) * 10);

for(i = 0; i < 10; i++){

pArr[i] = i;

printf("pArr[%d] = %d\n", i, pArr[i]);

}

free(pArr);

}

• 2차원 배열을 동적으로 할당하려면 2차원 배열의 전체 크기를 계산하여 그 크기만큼 할당하고
  할당된 객체의 시작 주소를 배열 포인터에 저장하면 됨

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

void main()

{

// static allocation(in stack)

int arr[2][3] = { 0, };

int i, j;

for(i = 0; i < 2; i++){

for(j = 0; j < 3; j++)

printf("%d ", arr[i][j]);

}

getchar();

// dynamic allocation(in heap)

int (*pArr)[3] = calloc(2 * 3, sizeof(int));

for(i = 0; i < 2; i++){

for(j = 0; j < 3; j++)

printf("%d ", arr[i][j])

printf("\n");

}

free(pArr);

}

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1-10 이중 포인터

1. 이중 포인터(Double Pointer to)

• 포인터 변수의 주소를 저장하는 포인터 변수를 의미

#include <stdio.h>

void main()

{

int age = 10;

int *pAge = &age;

int **ppAge = &pAge;

printf("**ppAge = %d\n", **ppAge);

}

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2. 이중 포인터를 사용하는 이유

• 이중 포인터를 사용하는 이유는 일반적으로 다른 지역에 선언된 일중 포인터 변수에 접근하기 위함

#include <stdio.h>

void init_ptr(int **pPtr)

{

*pPtr = 0;

}

void main()

{

int *ptr;

printf("ptr = %d\n", ptr);

init_ptr(&ptr);

printf("ptr = %d\n", ptr);

}

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1-11 함수 포인터

함수의 시그니처란? 함수의 선언에서 함수명을 뺀 나머지를 의미한다.

1. 함수 포인터(Pointer of Function)

• 함수를 가리키는 포인터를 의미
• 함수 포인터의 선언 방법: 리턴타입(*변수명)([매개변수,...]);
• 함수의 주소를 얻는 방법: 함수의 이름은 함수의 시작 주소로 해석됨
• 함수 포인터를 사용한 함수 호출 방법: 함수 호출(0) 연산자 사용

#include <stdio.h>

void foo(int a) { printf("called foo(%d)\n", a); }

void main()

{

void(*fptr)(int);

fptr = foo;

fptr(10);

}

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2. 함수 포인터의 다양한 사용

• 함수 포인터는 다른 함수의 인자 또는 반환 값으로 사용 가능

#include <stdio.h>

void foo(int a) { printf("called foo(%d)\n", a); }

void goo(void(*fp)(int), int a)

{

fp(a);

}

void(*hoo())(int)

{

return foo;

}

void(*zoo(void(*fp)(int)))(int)

{

return fp;

}

void main()

{

foo(10);

goo(foo, 10);

hoo()(10);

zoo(foo)(10);

}

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3. 복잡한 함수 포인터 선언 문제 해결

• typedef 키워드를 사용하여 해결

#include <stdio.h>

void foo(int a) { printf("called foo(%d)\n", a); }

typedef void(*FP)(int)

void goo(FP fp, int a)    //void goo(void(*fp)(int), int a)

{

fp(a);

}

FP hoo()    //void(*hoo())(int)

{

return foo;

}

FP zoo(FP fp)    //void(*zoo(void(*fp)(int)))(int)

{

return fp;

}

void main()

{

foo(10);

goo(foo, 10);

hoo()(10);

zoo(foo)(10);

}

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1-12 가변 배열

1. 가변 배열(Jagged Array)

• 기존의 2차원 배열의 동적 할당의 단점은 열이 고정되어 있음
• 포인터 배열과 동적 메모리 할당을 조합하면 행과 열이 고정되지 않은 가변 배열을 생성할 수 있다.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

void main()

{

int i, j;

int row = 2, col = 3;

int **arr = malloc(sizeof(int*) * row);

for(i = 0; i < row; i++)

arr[i] = calloc(col, sizeof(int));

for(i = 0; i < row; i++){

for(j = 0; j < col; j++)

printf("%d ", arr[i][j]);

printf("\n");

}

for(i = 0; i < row; i++)

free(arr[i]);

free(arr);

}