C++ Memory Structure

Stack Memory

• 처음 생성되는 변수가 메모리 공간의 가장 위쪽(높은 주소값)을 차지한다.
• 위에서 아래로 변수가 쌓인다.
• 포인터 변수
  • 64비트(x64 기준) 크기를 차지한다.
• 구조체, 클래스
  • 아래 구조체의 경우 멤버변수의 크기만 합하면 8byte 이지만, 메모리 패딩이 발생해서 10 byte 를 차지한다.
  • 아래 클래스에서 함수는 크기를 따로 차지하지 않는다.
  • 포인터는 8byte 차지

struct ST
{
	long a; //4 byte
	int b;  //4 byte
	short c;//2 byte
};
class Cat
{
public:
	void printCat();
private:
	int age;	//4byte
	float weight;//4byte
};
int main()
{
	std::cout << sizeof(long) << std::endl; //4 byte
	std::cout << sizeof(ST) << std::endl;	//12 byte 		
    std::cout << sizeof(Cat) << std::endl;  //8 byte
    
	Cat cat1;
	Cat* catptr = &cat1;
	std::cout << sizeof(catptr) << std::endl; //8byte
	return 0;
}

• Stack Frame
  • 메모리 스택은 변수 단위로 쌓이는 것이 아니라 stack frame 단위로 function call에 따라 쌓이고 해제되는 것이 반복된다.
  • 메모리 스택 분석(아래 코드의 동작 방식)
    

class Cat
{
public:
	Cat()
	{
		m_age = 1;
	}
	~Cat();
	void AddAge(int arg)
	{
		m_age += arg;
	}
private:
	int m_age;
};

int main()
{
	Cat cat;
	cat.AddAge(10);

	return 0;
}

Heap Memory

• Stack Memory : 메모리가 쌓일 때는 올라가면서 쌓이고 없어질때는 위에서부터 없앤다. (top이 기준)
• Heap Memory : 그냥 쌓인다. 포인터가 메모리를 가리키는 방
• Heap Memory 의 사용 이유
  • life cycle :
    -> heap 메모리에 필요한 데이터를 넣어준다. (by pointer)
    -> stack 메모리가 끝나면서도 사라지지 않게 한다.
  • large size :
    -> 값을 저장할 때 큰 메모리를 차지하는 것을 heap 메모리에 넣어두고 stack 메모리에는 heap 메모리를 가리키는 포인터만 가지게 한다.
  • dynamic(runtime) :
    -> stack 메모리는 컴파일 시간에 결정
    -> 포인터만 stack 메모리에 가지고 heap 메모리에서는 동적인 생성이 가능하다.
• Heap 메모리 사용시 메모리 leak 방지가 매우 중요하다.
  • C style : free를 이용해서 해제할 때마다 써줘야 한다.
  • C++ style : delete를 이용해서 해제할 때마다 써줘야 한다.
  • C++ Smart Pointer OR Vector
    • 사용이 끝나면 스스로 메모리 해제를 해준다.
    • free와 delete 보다 smart pointer나 vector를 사용하자

  //unique_ptr
  std::unique_ptr<Widget> WidgetPtr = std::make_unique<Widget>();
  //vector
  std::vector<Widget> WidgetVec(10);

Heap, Stack, Static

• Stack :
  -> 위에서부터 아래로 띄는 간격 없이 쌓임(stack frame단위)
  -> allocate, disallocate가 빠르다.
  -> dynamic allocate는 불가능
  -> 큰 메모리 할당시 stack overflow 발생 가능
• Heap :
  -> 비어있는 공간을 찾고(프로그램 실행 도중) 아래에서부터 위로 쌓인다.
  -> allocate, disallocate가 느리다.(stack 보다)
  -> dynamic allocate 가능
  -> 큰 메모리 할당에 유리
• Static, Global :
  -> heap 메모리 아래쪽에 존재