메모리 레이아웃 (Memory Layout)

# 메모리 레이아웃 (Memory Layout)

## 프로세스의 메모리 구조

C 프로그램이 실행되면 OS는 프로세스에 메모리를 5개 영역으로 나누어 제공합니다.

```
높은 주소 (예: 0xFFFFFFFF)
┌─────────────────────────┐
│   Stack (스택)           │  ← 지역변수, 함수 인자, 반환 주소
│         ↓               │     높은 주소 → 낮은 주소로 성장
│                         │
│   (미사용 공간)           │
│                         │
│         ↑               │
│   Heap (힙)              │  ← malloc/calloc으로 동적 할당
├─────────────────────────┤     낮은 주소 → 높은 주소로 성장
│   BSS Segment           │  ← 초기화되지 않은 전역/정적 변수
├─────────────────────────┤
│   Data Segment          │  ← 초기화된 전역/정적 변수
├─────────────────────────┤
│   Text Segment          │  ← 컴파일된 기계어 코드 (read-only)
└─────────────────────────┘
낮은 주소 (예: 0x00000000)
```

---

## 각 영역 상세 설명

### 1. Text Segment (코드 영역)

- 컴파일된 **기계어 명령어** 저장
- **읽기 전용 (read-only)** — 프로그램 실행 중 변경 불가
- 여러 프로세스가 공유 가능 (공유 라이브러리 등)

```c
int add(int a, int b) { return a + b; }  // 이 코드가 text에 저장됨
```

### 2. Data Segment (데이터 영역)

- **초기화된** 전역 변수와 `static` 변수 저장
- 프로그램 시작 시 할당, 종료 시 해제

```c
int global = 100;           // Data Segment
static int s_val = 42;      // Data Segment
const char *str = "hello";  // 문자열 리터럴은 Text에, 포인터는 Data에
```

### 3. BSS Segment

- **초기화되지 않은** (또는 0으로 초기화된) 전역/정적 변수
- 실행 파일에 실제 값을 저장하지 않고 크기만 기록 (파일 크기 절약)

```c
int uninit_global;          // BSS — 자동으로 0 초기화
static int s_zero = 0;      // BSS
```

### 4. Heap (힙)

- `malloc`, `calloc`, `realloc`으로 동적 할당
- 낮은 주소에서 높은 주소 방향으로 성장
- `free`로 명시적 해제 필요

```c
char *buf = malloc(256);  // Heap에 256바이트 할당
free(buf);
```

### 5. Stack (스택)

- 함수 호출 시 **스택 프레임** 자동 생성
- 높은 주소에서 낮은 주소 방향으로 성장
- 지역 변수, 함수 인자, 반환 주소 저장

```c
void func(int x) {         // x: 스택
    int local = 10;        // local: 스택
    char buf[64];          // buf[64]: 스택 (64바이트)
}
```

---

## 코드로 각 영역 확인하기

```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int global_init   = 1;       // Data
int global_uninit;           // BSS
static int s_var  = 2;       // Data

int main(void) {
    int local        = 3;    // Stack
    int *heap_var    = malloc(sizeof(int));  // Heap
    *heap_var        = 4;

printf("Text  (main):        %p\n", (void*)main);
    printf("Data  (global_init): %p\n", (void*)&global_init);
    printf("BSS   (global_un):   %p\n", (void*)&global_uninit);
    printf("Heap  (heap_var):    %p\n", (void*)heap_var);
    printf("Stack (local):       %p\n", (void*)&local);

free(heap_var);
    return 0;
}
```

**출력 예시 (주소는 실행마다 다를 수 있음):**
```
Text  (main):        0x401040
Data  (global_init): 0x404010
BSS   (global_un):   0x404020
Heap  (heap_var):    0x1a4d260
Stack (local):       0x7ffd3b2c1a4c
```

---

## 변수 위치 요약표

| 변수 종류 | 저장 위치 | 초기값 | 생명주기 |
|----------|----------|--------|---------|
| 전역 변수 (초기화 O) | Data | 지정값 | 프로그램 전체 |
| 전역 변수 (초기화 X) | BSS | 0 | 프로그램 전체 |
| static 지역 변수 | Data/BSS | 0 또는 지정값 | 프로그램 전체 |
| 지역 변수 | Stack | 쓰레기값 | 함수 범위 |
| 동적 할당 | Heap | 쓰레기값(malloc) | 명시적 free까지 |
| 문자열 리터럴 | Text | — | 프로그램 전체 |

---

## 정리

| 영역 | 내용 | 관리 |
|------|------|------|
| Text | 실행 코드 | OS (read-only) |
| Data | 초기화된 전역/정적 | OS |
| BSS | 미초기화 전역/정적 | OS (0으로 채움) |
| Heap | 동적 할당 | 개발자 (malloc/free) |
| Stack | 지역 변수, 호출 정보 | 컴파일러/CPU |

---

메모리 레이아웃 (Memory Layout)

// COMMENTS

ON THIS PAGE