[KR] 전처리문을 이용한 C memory tracking

Memory Tracking의 필요성

동적 할당을 이용해 프로그래밍을 할 시 heap공간에 메모리를 할당하게 되는데 만약 동적 할당을 하고 그 메모리를 해제하지 않는다면, 메모리 관리 원칙상 이 메모리는 시스템을 재부팅하기 전에는 다른 응용 프로그램이 사용하지 못한다.
게다가 서버 프로그래밍을 할 시 프로그래머가 메모리를 할당만 하고 해제해주지 않는다면, 계속해서 시스템 메모리가 고갈되어 프로그램이 다운되는 심각한 문제가 발생한다.
그렇기 때문에 우리는 우리가 메모리를 할당하고 잘 해제하고 있는지 체크해주는 Memory Tracking이 필요하다.

조건 처리

전처리기

컴파일 이전에 미리 처리되는 문장을 가리킨다. 그렇기 때문에 선행처리기라고도 한다.
컴파일러는 사용자가 작성한 코드를 컴파일하기 전에 전처리문에서 정의해 놓은 작업들을 먼저 수행한다.

응용

기존에 있는 방대한 소스 코드를 지우지 않고 활성화 비활성화 하는 데에 가장 많이 이용된다. 즉, 기존에 있는 소스 코드를 건드리지 않는 상태에서 부분적인 컴파일을 하는 것이다.
내가 원할 때 컴파일되게 할 수 있기 때문에 사용을 원하지 않는다면, 조건 처리를 이용해 전체 시스템의 퍼포먼스를 줄이지 않게 할 수 있다.
조건 처리를 이용해 logging을 할 수 있다.

조건 처리를 이용한 Memory Tracking

다음 그림을 보면 #ifdef ~ #endif 사이의 코드가 색깔이 희미해져 컴파일 되지 않는 모습이다.
평소에는 이 코드를 이용해 메모리를 할당하되 전처리문 REAL_WITH_MEMORY_TRACKING를 정의하지 않아 Memory Tracking을 하지 않는 것이다. 그렇게 한다면 원할 때만 Memory Tracking을 할 수 있다.

C/C++ -> 전처리기 -> 전처리기 정의 에 REAL_WITH_MEMORY_TRACKING을 정의한다면

조건 처리 안에 있는 코드까지 같이 컴파일 된다.

설명

간단하게 각각 malloc, calloc, realloc, 등등을 할 때 사용하는 heap 공간의 byte 크기를 계산하여, 현재 사용하고 있는 공간을 나타내는 변수인 static unsigned long memcount에 설정한다.
각 할당 공간을 알아 낼 때는 sizeof를 이용해 사용하려 하는 byte의 크기를 알아낸다.
static unsigned long max_memcount = 0변수를 이용해 총 사용 가능한 heap 공간을 설정할 수 있다.
조건 처리를 이용하였기 때문에 REAL_WITH_MEMORY_TRACKING를 선언해주지 않는다면 내부의 heap공간을 계산하는 코드는 컴파일러가 읽지 않기 때문에 전체적인 퍼포먼스의 영향을 끼치지 않는다.

이제 위의 그림처럼 모든 메모리 할당과 해제를 새로 만든 함수에서 적용하면 된다.

전체 코드 `my_memory.c`

{% highlight c %}

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
#include <malloc.h>
#endif

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
static unsigned long memcount = 0;
static unsigned long max_memcount = 0;
#endif

void my_print_memory(char *str) {
#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
printf("%s static unsigned long memcount = %lf kb\n", str, (double)memcount / 1024);
printf("%s static unsigned long max_memcount = %d kb\n",str ,memcount/1024);
#endif
}

void *my_calloc(size_t nmemb, size_t size)
{
void *mem = calloc(nmemb, size);

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
memcount += sizeof(mem);
if (memcount > max_memcount) {
max_memcount = memcount;
}
//my_print_memory("calloc");
#endif

return mem;

}

void my_free(void *mem)
{
#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
if (!mem) {
return;
}
memcount -= sizeof(mem);
#endif
free(mem);
}

void *my_malloc(size_t size)
{
void *mem = malloc(size);

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
memcount += sizeof(mem);
if (memcount > max_memcount) {
max_memcount = memcount;
}
my_print_memory("malloc");
#endif

return mem;

}

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
unsigned long my_memory_used(void)
{
return memcount;
}

unsigned long my_max_memory_used(void)
{
return max_memcount;
}
#endif

void *my_realloc(void *ptr, size_t size)
{
void *mem;
#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
if (ptr) {
memcount -= sizeof(ptr);
}
#endif
mem = realloc(ptr, size);

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
memcount += sizeof(mem);
if (memcount > max_memcount) {
max_memcount = memcount;
}
//my_print_memory("realloc");
#endif

return mem;

}

char *my_strdup(const char *s)
{
char *str = strdup(s);

#ifdef REAL_WITH_MEMORY_TRACKING
memcount += sizeof(str);
if (memcount > max_memcount) {
max_memcount = memcount;
}
//my_print_memory("strdup");
#endif

return str;

}
{% endhighlight %}