[CS지식] 메모리 구조에 대하여

 

메모리의 구조

 

프로그램이 실행되기 위해선 메모리에 로드되어야 합니다.

또한 프로그램의 변수들이 메모리에 저장되어야 합니다.

 

이에 운영체제들은 여러 메모리 영역들을 제공하고 있습니다.

 

프로그램은 4가지 대표적인 메모리를 할당받아서 실행됩니다.

1. 코드 영역

2. 데이터 영역

3. 힙 영역

4. 스택 영역

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 코드 영역

 

코드 영역은 말 그대로 프로그램의 코드를 저장하는 곳이다. Text 영역이라고도 불립니다.

CPU는 코드 영역에 있는 명령어를 하나씩 가져와서 처리합니다.

 

 

 

 

 

2. 데이터 영역

 

프로그램의 전역 변수(global variable), 정적 변수(static variable)가 저장되는 영역입니다. 프로그램의 시작과 함께 할당되며, 프로그램이 종료하면 소멸됩니다. 

 

* 전역 변수: 프로그램 내 어느 지역에서든 사용이 가능한 변수. 플로그램 종료 전까지 소멸되지 않음.

* 정적 변수: 전역 변수 개선된 버전. 똑같이 어디서든 사용이 가능하지만, 딱 한 번만 초기화가 될 수 있다는 점이 다름.

 

 

 

 

 

3. 힙 영역

 

메모리의 힙(heap) 영역은 사용자가 직접 관리할 수 있는 메모리 영역입니다.

사용자에 의해 메모리가 동적으로 할당되고 해제됩니다. 힙 영역에선 낮은 주소에서 높은 주소의 방향으로 할당됩니다.

메모리 동적 할당은 다양한 필요 이유에 의해 꼭 활용되는 영역입니다.

프로그램이 돌아가는 시점(Run time)에 메모리가 할당됩니다.

 

 

 

 

 

4. 스택 영역

 

힙 영역과는 달리, 컴파일 타임(코드가 컴퓨터 언어로 변환되는 시점)에 메모리가 할당됩니다. 함수의 호출과 관계되는 지역 변수와 매개 변수가 저장됩니다. 함수의 호출과 함께 할당되었다가, 호출이 완료되면 소멸됩니다.

 

이러한 스택은 push(푸시) 동작으로 데이터가 들어왔다가, pop(팝) 동작으로 데이터를 인출합니다. 후입선출(LIFO) 방식을 따르며 가장 빨리 저장된 데이터가 가장 늦게 인출됩니다. 스택 영역은 높은 주소에서 낮은 영역으로 할당됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

[물음] 도대체 낮은 주소에서 높은 주소로 할당된다는 이야기가 무엇이죠?

[답변] 어렵게 생각하실 필요 없습니다. 낮은 주소는 그저 메모리의 위쪽 부분, 높은 주소는 메모리의 아래쪽 부분입니다. 힙 영역은 메모리의 위쪽부터 채워나가고, 스택 영역은 메모리의 아래쪽부터 채워나갑니다. 이렇게 서로의 시작점이 다른 것은 메모리 충돌을 방지하기 위해섭니다. 두 영역 모두 똑같은 곳에서 시작한다면 메모리에 저장된 두 영역의 데이터들이 얽히고설킬 것입니다. 그렇기에 다른 곳에서 시작하여 최대한 두 영역이 만나지 않도록 하는 것입니다. 가끔 Stack overflow, Hip overflow 에러가 뜰 때가 있을 텐데, 이는 스택이 힙 영역을 침범했음/ 힙이 스택 영역을 침범했음을 뜻합니다.