3 動的なメモリーの確保

3.1 スタック領域のメモリー割り当ては小さい

大量のデータを処理するために，大きな配列をローカル変数で宣言するとコンパイルはで きても，実行時にエラーとなることがある．例えば，リスト3のよ うに， $1024\times1024\times10$個の整数型のメモリー領域を使う場合である．実行結 果を見て分かるように，「セグメンテーション違反です」と表示されてプログラムが止まっ ている．この配列を確保するために必要なメモリーは，40[Mbyte]である．このプログラ ムを実行したPCのメモリーは1[Gbyte]である．このように大きなメモリーをあるにかかわ らず，たった40[Mbyte]がユーザーが使えないなんて，おかしい!!

大きなメモリー使えない理由は，スタック領域が狭いことによる．先に述べたようにロー カル変数はスタック領域を使うため，それに制限されるのである．大きなスタック領域を 用意するわけにもいかない．これは，様々なプログラムのローカル変数が使う場所で，こ こに大きな領域を用意すると，プログラム領域などが不足する．大きなスタック領域を用 意しても，ほとんどの場合は使われないだろう．

   1 #include <stdio.h>
   2 
   3 int main(void)
   4 {
   5   int a[1024*1024*10];
   6 
   7   a[0]=1;
   8   printf("a[0]=%d\n",a[0]);
   9 
  10   return 0;
  11 }

セグメンテーション違反です

3.2 mallocとfree

大きな配列を使いたい場合，ヒープ領域をつかう．malloc()関数によりメモリーを 確保して，free()関数によりメモリーを開放する．その例をリスト 4に示す．

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 
   4 int main(void)
   5 {
   6   int *a;
   7 
   8   a=malloc(sizeof(int)*1024*1024*10);
   9 
  10   a[0]=1;
  11   printf("a[0]=%d\n",a[0]);
  12 
  13   free(a);
  14 
  15   return 0;
  16 }

a[0]=1

malloc()関数を使って，メモリーを確保している．ただし，この関数でいつも思い 通りのメモリーを確保できるとは限らない．この関数は，メモリー確保に失敗した場合，NULLポ インターを返す．したがって，教科書のリスト4.8のように，エラー処理を書かなくては ならない．

3.3 メモリー配置

C言語では大雑把に言って，コード(code)、データ(data)、ヒープ(heap)、スタック (stack)の4つの領域にメモリーを分けて，管理する．これらの使い分けに，プログラマー はほとんど気にする必要はない．ただし，変数--配列や構造体を含む--を使う場合, メモリーは次のような使い方があると，プログラマーは認識しておくべきである． -4pt

• 静的変数(static)やグローバル変数，文字列定数などは，メモリーの確保も 解放もしない変数である．これらの変数はデータ領域に格納される．
• 自動変数(auto)の場合，メモリー確保と解放は自動に行われる．自動変数は， スタック領域に格納される．
• プログラム中でmallocやcalloc関数を使い，ヒープ領域にメモリーの 確保ができる．確保したメモリーを開放する場合には，free()関数 をつかう．

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志