스택과 힙 (Stack & Heap)

# 스택과 힙 (Stack & Heap)

## 메모리의 두 가지 영역

C 프로그램에서 런타임에 사용하는 메모리는 크게 **스택(Stack)** 과 **힙(Heap)** 으로 나뉩니다.

```
높은 주소
┌──────────────┐
│     Stack    │  ← 함수 호출, 지역 변수 (자동 관리)
│      ↓       │
│              │
│      ↑       │
│     Heap     │  ← malloc/free (수동 관리)
├──────────────┤
│     BSS      │  초기화되지 않은 전역/정적 변수
├──────────────┤
│    Data      │  초기화된 전역/정적 변수
├──────────────┤
│    Text      │  실행 코드 (read-only)
└──────────────┘
낮은 주소
```

---

## 스택 (Stack)

### 특징

- 함수가 호출될 때 **자동으로 할당**, 반환될 때 **자동으로 해제**
- LIFO (Last In, First Out) 구조
- 크기가 고정되어 있음 (보통 1~8 MB)
- 매우 빠름

### 예시

```c
void foo(void) {
    int x = 10;     // 스택에 할당
    int y = 20;     // 스택에 할당
    printf("%d\n", x + y);
}   // foo() 종료 시 x, y 자동 해제
```

```
foo() 호출 시 스택 프레임:
┌──────────┐
│  y = 20  │
│  x = 10  │
│ 반환주소  │
└──────────┘
```

### 스택 오버플로우

재귀 호출이 너무 깊거나 너무 큰 지역 변수 선언 시 발생합니다.

```c
void infinite(void) {
    int arr[100000];  // 매 호출마다 스택 소모
    infinite();       // 무한 재귀 → Stack Overflow
}
```

---

## 힙 (Heap)

### 특징

- `malloc`, `calloc`, `realloc`으로 **수동 할당**
- `free`로 **수동 해제** 필요
- 크기가 유연함 (가용 메모리 한도)
- 스택보다 느리지만 대용량 할당 가능

### 예시

```c
#include <stdlib.h>

void foo(void) {
    int *p = malloc(sizeof(int) * 5);  // 힙에 20바이트 할당
    if (p == NULL) {
        perror("malloc");
        return;
    }

for (int i = 0; i < 5; i++) {
        p[i] = i * 10;
    }

free(p);  // 반드시 수동 해제
    p = NULL;
}
```

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## 스택 vs 힙 비교

| 구분 | 스택 (Stack) | 힙 (Heap) |
|------|-------------|-----------|
| 할당 방식 | 자동 | 수동 (`malloc`) |
| 해제 방식 | 자동 (함수 종료 시) | 수동 (`free`) |
| 속도 | 빠름 | 상대적으로 느림 |
| 크기 | 제한적 (~8MB) | 대용량 가능 |
| 생명주기 | 함수 범위 | 개발자가 제어 |
| 주요 위험 | 스택 오버플로우 | 메모리 누수, 이중 해제 |

---

## 생명주기 비교

```c
int *stack_danger(void) {
    int local = 42;
    return &local;    // ⚠️ 위험! 함수 종료 후 스택 변수 주소 반환
}                     //    해제된 메모리를 가리키는 댕글링 포인터

int *heap_safe(void) {
    int *p = malloc(sizeof(int));
    *p = 42;
    return p;         // ✅ 힙은 함수 종료 후에도 유효
}                     //    단, 호출한 쪽에서 반드시 free() 해야 함
```

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## 정리

| 키워드 | 설명 |
|--------|------|
| Stack | 자동, 빠름, 함수 범위 생명주기 |
| Heap | 수동, 유연, 개발자가 해제 책임 |
| 스택 오버플로우 | 너무 깊은 재귀 또는 큰 지역 변수 |
| 댕글링 포인터 | 해제된 스택 변수의 주소 반환 |

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스택과 힙 (Stack & Heap)

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