[자료구조] 배열과 동적 메모리 할당 in C언어

배열

• fixed-size: 배열의 크기는 고정되어 있다.
• homogeneous: 한 배열에는 고정된 한 타입이 있다. (int, float, struct, pointer, ...)
• stored in a contiguous memory location: 메모리 상 연속적인 공간에 있다.
• 하나의 index와 하나의 value가 서로 짝을 이루고 있다.

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

 

다차원 배열

// 2차원 배열 [행][열]
int arr2[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
printf("%d", arr2[1][3])	// 8 출력

// 3차원 배열
int arr3[2][3][2] = { { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} }, { {7, 8}, {9, 10}, {11, 12} } }
printf("%d", arr3[1][2][0])	// 11 출력

// 3차원 배열 순회
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
    	for (int k = 0; k < 2; k++) {
        	printf("%d ", arr3[i][j][k]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

다차원 배열을 시각적으로 표현

배열과 포인터

포인터로 배열에 접근할 수 있다.

배열 이름 = 배열 첫 원소의 주소

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;

printf("%d", arr[0]);	// 1 출력
printf("%d", *ptr);		// 1 출력

 

배열의 장점

• 연속적 메모리이기 때문에 접근이 쉽다. (random access가 편리)
• 접근하기 쉽기 때문에 값 수정이 쉽다.
• 접근하기 쉽기 때문에 순회가 쉽다.

배열의 단점

• 크기가 고정되어 있어서 메모리 크기 수정이 불가하다.
• 때문에 input size에 대한 유연성이 떨어진다.
• 배열의 요소가 모두 같은 타입이어야 하기 때문에 표현의 한계가 있다.
• 데이터 삽입과 삭제에 어려움이 있다.

 

배열의 단점을 보완한 동적 메모리 할당

정적 메모리 할당은 컴파일 시에 메모리 공간이 할당 되지만, 동적 메모리 할당은 런타임 시에 메모리 공간이 할당 됨

// malloc 사용 예시
int* ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));

// calloc 사용 예시
int* ptr = (int*)calloc(5, sizeof(int));

// realloc 사용 예시(주어진 공간을 다시 할당)
int* ptr = (int*)realloc(ptr, 10 * sizeof(int));

// 동적 메모리 할당 해제 free
free(ptr);

 

동적 메모리 할당으로 2차원 배열 선언하기

int main() {

    // 2차원 배열 만드는 과정
    int row = 3;			// 행 선언
    int column = 4;			// 열 선언
    
    int** arr = (int**)malloc(row * sizeof(int*));	// 바깥 포인터 선언(행)
    for (int i = 0; i < row; i++) {					// 안쪽 포인터 선언(열)
    	arr[i] = (int*)malloc(column * sizeof(int));
    }
    
    // 2차원 배열에 값을 할당하는 과정: 정적 배열과 동일
    
    // 동적 메모리 해제
    for (int i = 0; i < row; i++) {					// 안쪽 포인터 free
    	free(arr[i]);
    }
    free(arr)										// 바깥 포인터 free
    
    return 0;
}