프로그래밍 언어/C#

메모리 구조

가든_ 2023. 10. 2. 22:54
메모리 구조란 프로그램을 실행하기 위해 OS로부터 할당받는 메모리 공간이다.
코드영역, 데이터 영역, 힙 영역, 스택 영역, 기타 영역으로 나뉜다.

메모리 구조

코드 영역

  • 프로그램을 실행할 코드가 있는 공간
  • 프로그램이 메모리에 로드될때 읽힌다.

데이터 영역

  • 프로그램의 전역 변수, 정적 변수를 저장하는 공간
    • 전역 변수(global) :  프로그램이 종료되기 전까지 메모리가 소멸되지 않는 변수
      • 어디서든 접근 가능하다.
    • 정적 변수(static) : 프로그램이 종료되기 전까지 메모리가 소멸되지 않고, 딱 한번만 초기화가 진행되는 변수
      • 정적 지역변수, 정적 전역변수에 따라 사용 범위가 제한된다.
  • 프로그램 시작시 할당되고, 종료되면 소멸된다.

힙 영역

  • 동적 메모리 영역
  • 일반적으로 사용자가 직접 관리한다.
    • 힙 메모리의 할당 및 해제는 프로그램 코드 내에서 사용하는 메모리 관리 함수 또는 연산자를 사용하여 수행된다.(C/C++의 malloc, free, C#의 new, delete...)
    • C#이나 Java같이 가비지 컬렉터가 있는 언어를 사용하면 힙 메모리 관리가 가비지 컬렉터에 의해 수행된다.
      • 가비지 컬렉터는 프로그래머가 명시적으로 메모리를 해제하지 않아도 사용하지 않는 객체를 자동으로 정리한다. 
❓ 그럼 OS는 전혀 힙 메모리에 관여하지 않을까? 
- NO! OS가 힙 메모리 사용과정에서 오류를 감지하거나 프로그램의 메모리 사용량을 제한하기 위해 보호 메커니즘을 제공할 수 있다. 하지만 보통은 사용자 레벨에서 힙 메모리 관리가 수행됨. 고로 직접적 개입은 거의 없다.
  • 낮은 주소 -> 높은 주소 방향으로 할당한다. (증가하는 방향)
  • 메모리 크기 제한이 없다.
    • 기본적으로 메모리 제한이 없지만, 실제로 사용 가능한 크기는 물리적 메모리 및 가상 메모리 제한, 운영 체제 및 프로세스 제한, 힙 메모리 관리에 따라 달라질 수 있다.

자료구조 힙

  • 최대 값, 최소 값을 찾아내는 연산을 빠르게 하기위한 자료구조
  • 완전 이진 트리 기반
  • 최대 힙 : 부모 > 자식
  • 최소 힙 : 부모 < 자식

스택 영역

  • 프로그램의 함수 호출 및 지역 변수, 매개 변수가 저장되는 영역
  • 함수 호출시마다 스택 프레임을 생성해서 매개 변수, 지역 변수를 관리한다.
    • 스택 프레임은 매개변수, 지역변수, 복귀 주소, 이전 프레임 포인터로 구성된다.
    • 스택 프레임은 함수 호출시 생성되며, 해당 함수의 매개 변수 및 지역 변수를 저장한다.
    • 스택 프레임은 함수 실행이 완료되면 제거되며, 복귀 주소를 사용해서 이전 상태로 돌아간다.
    • 그렇기 때문에 변수의 명시적 할당해제가 필요없다.
  • 높은 주소 -> 낮은 주소 방향으로 할당한다. (감소하는 방향)
  • CPU에 의해 공간이 관리된다.

자료구조 스택

  • 가장 최근에 저장된 데이터가 가장 먼저 인출되는 자료구조(LIFO)
  • Push를 통해 데이터를 저장하고 Pop으로 데이터를 인출한다.