250930 메모리 revision

 

메모리 구조

프로그램 실행 시 메모리는 4개의 주요 영역으로 나눈다.

1. 코드 ( Code Segment ) : 실행할 프로그램 코드를 저장한다.
2. 데이터 ( Data Segment ) : 정적 변수 저장
3. 스택 ( Stack ) : 함수 호출 시 생성되는 프레임 , 지역 변수 / 매개 변수 / 반환 주소 저장
4. 힙 ( Heap ) : 동적으로 할당된 객체 저장

 

C# 관점 :

• 스택 : 함수 호출과 로컬 변수 관리
• 힙 : 동적 객체 저장 , 참조형 타입 대부분 저장

 

 

스택 ( Stack )

• 역할 : 함수 호출 시 생성되는 메모리 프레임 관리

 

저장 내용 :

• 매개 변수
• 지역 변수
• 반환 주소

특징

후입선출 구조 

자동 할당 / 해제 → 빠르다

함수 종료 시 프레임 제거

 

 

힙 ( Heap )

 

역할 : 동적 메모리 저장 공간

 

저장 대상 :

• new 키워드로 생성된 객체 ( 참조형 객체 )
• 클래스 인스턴스 , 배열 , 문자열 등 참조형 타입

 

특징

1. 동적 할당 - 런타임에 크기 결정 가능
2. 수명 - 참조가 살아 있는 동안 유지
3. 속도 - 스택보다는 느리다 ( 할당 , 접근 비용이 더 높다 )
4. 관리 - 가비지 컬렉터 ( GC ) 가 필요할 때 수거한다

 

 

데이터 영역 ( Data Segment )

 

역할 : readonly , static 변수 등 저장

 

특징 :

• 프로그램 시작 시 생성 , 종료 시 해제
• 모든 쓰레드에서 공유 가능하다

 

 

코드 영역 ( Code Segment )

 

역할 : 프로그램의 실행 가능한 기계어 코드 저장 , 실행해야 할 명령어만 저장한다

 

특징 : 

• 읽기 전용 - 코드가 의도치 않게 변경되는 것을 방지한다
• 프로그램 시작 시 메모리에 로드 , 종류 시 해제
• 모든 쓰레드에서 공유 가능하다

 

 

 

가비지 컬렉터 ( GC )

 

역할 : 힙에 있는 더 이상 참조되지 않는 객체를 자동으로 수거하여 메모리 해제

 

목적 : 메모리 누수 방지 , 자동 메모리 관리

 

대상 :

힙에 있는 참조형 객체

더 이상 스택이나 다른 객체에서 참조되지 않은 객체

 

 

동작 원리

1. 객체 참조 추적

1. 스택 , 데이터 영역 , 다른 객체에서 참조되는 객체는 살아있다
2. 참조가 없는 객체는 수거 대상

 

2. 세대 관리

1. Gen 0 : 새로 생성된 객체
2. Gen 1 : Gen 0 에서 살아남은 객체
3. Gen 2 : 오래 살아남은 객체
4. 목적 : 짧은 수명 객체를 빠르게 수거한다 , 오래된 객체는 덜 검사한다.

 

3. GC 과정

마킹 ( Mark ) : 살아있는 객체 표시

스윕 ( Sweep ) : 참조 없는 객체 제거

압축 ( Compact ) : 단편화 제거 , 힙 연속성 유지

 

 

 

객체 참조 추적 ( Root Set 탐색 )

 

목적 : 어떤 객체가 살아있는지 확인

 

루트 ( Root ) 객체 확인 :

• 스택 : 지역 변수 , 매개 변수
• 데이터 영역 : static 변수 , 전역 변수
• 레지스터 : CPU 에 임시 저장된 참조값

 

루트에서 접근 가능한 모든 객체는 살아있는 객체로 표시된다

 

 

세대 ( Generation ) 관리

• 목적 : 효율적인 수거
• 방식 : GC 수거에서 살아남은 횟수를 기반으로 세대 결정

 

세대	대상	특징
Gen 0	새로 생성된 객체	대부분 짧은 수명 - 자주 수거
Gen 1	Gen 0 에서 살아남은 객체	중간 수명 , 적당히 수거
Gen 2	오래 살아남은 객체	강지 수명 , 수거 빈도 낮다

 

 

GC 과정 ( Mark - Sweep - Compact )

1. 마킹 ( Mark )

• 루트에서 도달 가능한 객체 모두 표시
• 살아있는 객체 = Marked
• 루트에서 접근 불가하면 Garbage 후보

 

2. 스윕 ( Sweep )

• 힙 전체를 순회한다
• Marked - 유지 
• Marked 되지 않음 - 삭제 , 메모리 해제
• 단순 Mark - Sweep 은 메모리 단편화 발생 가능

 

3. 압축 ( Compact )

• 삭제 후 남은 객체를 연속된 공간으로 이동
• 목적 : 단편화 제거 , 힙 연속성 유지
• 스택 / 힙 접근 시 캐시 효율 증가

 

GC 시점

• 자동 : 힙 사용량 , 메모리 부족 , 주기적 검사
• 수동 호출 : GC.Collect() 로 수동 호출 가능 ( 권장 안함 )