Belajar C #16: Fungsi untuk Alokasi Memori Secara Dinamis

---

#C

Pada tutorial ini kita akan belajar gimana cara mengalokasikan memori untuk data dinamis dengan fungsi malloc(), calloc(), realloc(), dan free().

Mengapa kita membutuhkan fungsi ini?

dan gimana cara pakainya?

Mari kita pelajari!

Mengapa Kita Membutuhkan Malloc()?

Saat kita menjalankan program, komputer akan mengalokasikan memori (RAM) menjadi empat bagian:

1. Bagaian untuk menyimpan kode (Stack Code);
2. Bagian untuk menyimpan variabel global atau static seperti konstanta;
3. Bagian untuk menyimpan variabel lokal, area ini bisa kita sebut stack;
4. Bagian untuk menyimpan variabel dengan alokasi dinamis (heap).

Perhatikan gambar ini:

Bagian Code akan menyimpan kode instruksi dari program. Kemudian bagian Global, Stack, dan Heap akan menyimpan nilai dari variabel.

Kira-kira isinya mungkin akan seperti ini:

Saat kita membuat program seperti ini:

#include <stdio.h>

int score = 0;

void main() {
   int level = 1;
}

Maka semua baris instruksi akan disimpan ke dalam Stack Code. Nilai dari variabel score akan disimpan pada bagian stack Static/Global dan nilai dari variabel level akan disimpan di dalam Stack.

Isi Stack Code:

Address	Content
0000	#include <stdio.h>
0001	int score = 0
0002	void main();
0003	int level = 1

Isi Stack Global:

Address	Content
0000	null
000a	0

Anggap saja 000a adalah alamat memori dari variabel score.

Isi Stack Lokal:

Address	Content
0000	null
000b	1

Anggap saja 000b adalah alamat memori dari variabel level.

Sementara area Heap dipakai untuk menyimpan data yang ukurannya dinamis dan akan disimpan di lokasi yang acak.

Contoh data dinamis kayak gimana?

Data yang ukurannya tidak tetap.

Contoh:

// ini variabel dengan ukuran tetap
int enemies[10];

// ini ukuran variabel dengan ukuran dinamis
char name[];

Variabel enemies akan berukuran 10 * 4 byte, yakni 400 byte. Ini karena tipe data integer ukuran default-nya adalah 4 byte. Saat kita membuat array dengan isi 10 integer, maka ukurannya akan 10 kali lipat.

Artinya, variabel enemies sudah kita alokasikan ukurannya 10 * 4 byte dan ini tidak bisa berubah secara dinamis.

Misalnya, kita ingin isi variabel enemies dengan 15 item, maka ini tidak akan bisa.. karena ukurannya sudah dibatasi 10.

Sementara untuk variabel name, bisa kita isi dengan panjang berapapun karena ukurannya dinamis.

Tapi..

Membuat variabel seperti ini:

char name[];

Akan membuatnya disimpan ke dalam Stack, bukan Heap.

Memangnya kenapa kalau disimpan di dalam Stack?

Stack punya batasan yang sudah ditentukan oleh sistem operasi.

Misalnya, anggap saja ukuran stack kita 100 MB. Lalu kita mengisi variabel name dengan teks yang ukurannya 500 MB.

Maka apa yang akan terjadi?

“Stack Overflow”

Yap, nama StackOverflow diambil dari istilah ini.

Eh, kok malah bahas StackOverflow. 😄

Masalah Stack Overflow adalah masalah saat kita memberikan data yang melebihi ukuran stack pada memori.

Biar tidak terjadi Stack Overflow, maka kita harus pakai memori Heap.

Gimana Caranya?

Caranya menggunakan fungsi untuk alokasi memori seperti malloc(), calloc(), realloc(), dan free().

Mari kita pelajari..

Mengenal Fungsi malloc()

Fungsi malloc() merupakan fungsi untuk mengalokasikan memori secara dinamis dan datanya akan disimpan pada memori heap.

Fungsi ini berada di dalam library stdlib.h, jadi jika ingin pakai fungsi malloc() maka library stdlib.h harus kita import terlebih dahulu dengan #include.

Contoh:

#include <stdlib.h>

Barulah setelah itu kita bisa pakai fungsi malloc().

Cara menggunakannya gimana?

Fungsi malloc() menghasilkan sebuah pointer. Pointer tersebut berisi alamat memori pada heap.

Berikut ini format penggunaan malloc():

type *nama_var = malloc(ukuran);

Penjelasan:

• type adalah tipe data variabel yang ingin kita buat;
• *nama_var adalah variabel yang bentuknya pointer;
• ukuran adalah ukuran alokasi memori dalam satuan byte dengan tipe integer.

Contoh:

int *score = malloc(32);

Pada contoh ini, kita membuat variabel *score dengan tipe data int dan akan disimpan ke dalam heap dengan ukuran 32 byte.

Jika ingin ukurannya mengikuti ukuran tipe data, kita bisa gunakan fungsi sizeof() seperti ini:

int *score = malloc(sizeof(int));

Artinya ukuran variabel *score di Heap akan mengikuti ukuran tipe data int, yakni 4 byte.

Fungsi sizeof() biasanya kita pakai untuk menentukan ukuran secara dinamis.

Misalnya kita meminta user untuk menginputkan namanya dan kita bisa mengalokasikan ukuran memori berdasarkan panjang namanya dengan fungsi sizeof(name).

Contoh:

char name[] = "Petani Kode"; // diinputkan user

// alokasi memori dinamis
char *name = malloc(sizeof(name));

Oke..

Biar makin paham, mari kita latihan!

Latihan: Fungsi malloc()

Buatlah program baru dengan nama contoh_malloc.c kemudian isi dengan kode berikut:

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

void main(){
    struct Player {
        char *name;
        unsigned int hp;
        unsigned int xp;
        unsigned int level;
    };

    // menggunakan malloc
    struct Player *player1 = malloc(sizeof(struct Player));

    player1->name = "Petani Kode";
    player1->hp = 100;
    player1->xp = 5;
    player1->level = 1;

    printf(":: PLAYER STATUS ::\n");
    printf("name : %s\n", player1->name);
    printf("hp   : %d\n", player1->hp);
    printf("xp   : %d\n", player1->xp);
    printf("level: %d\n", player1->level);
}

Setelah itu, compile dan jalankan.

Maka hasilnya:

Pada contoh ini, kita menggunakan fungsi malloc() untuk mengalokasikan memori pada variabel *player. Ukuran alokasi memorinya akan mengikuti ukuran dari struct Player, karena kita menggunakan fungsi sizeof() di sana.

Mengenal Fungsi calloc()

Fungsi calloc() sama seperti fungsi malloc(), sama-sama berfungsi untuk mengalokasikan memori pada Heap.

Bedanya, calloc() menggunakan beberapa blok memori untuk satu variabel, sedangkan malloc() hanya mengalokasikan satu blok dengan ukuran tertentu untuk satu variabel.

Coba perhatikan gambar ini:

Nilai 100 dan 123 adalah satu blok yang ukurannya sudah ditentukan oleh malloc(). Sedangkan teks “Petani Kode” adalah dua blok memori yang dibuat dengan calloc().

Performa fungsi calloc() lebih lambat dibandingkan malloc(), karena ia menggunakan banyak blok memori.

Cara menggunakan fungsi calloc(), sama seperti malloc() hanya saja beda parameter yang diberikan.

Fungsi calloc() punya dua parameter:

calloc(jumlah_blok, ukuran);

Penjelasan:

• jumlah_blok adalah jumlah blok yang ingin dibuat (integer);
• ukuran adalah ukuran tiap blok dalam satuan byte (integer).

Fungsi calloc() juga menghasilkan sebuah pointer, karena itu kita harus menyimpannya dalam variabel pointer.

Contoh:

char *name = calloc(2, 32);

Oke, biar semakin paham..

Mari kita latihan!

Buatlah program baru dengan nama contoh_calloc.c, kemudian isi dengan kode berikut:

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

void main(){
    struct Product {
        char *name;
        unsigned int price;
        unsigned int stock;
        float weight;
    };

    // menggunakan calloc
    struct Product *buku = calloc(2, sizeof(struct Product));

    buku->name = "Pemrograman C untuk Pemula";
    buku->price = 98000;
    buku->stock = 5;
    buku->weight = 1.2;

    printf("## DETAIL PRODUK ##\n");
    printf("name : %s\n", buku->name);
    printf("harga: %d\n", buku->price);
    printf("stok : %d\n", buku->stock);
    printf("berat: %.2f kg\n", buku->weight);
}

Setelah itu, compile dan jalankan.

Maka hasilnya:

Pada contoh ini, kita menggunakan fungsi calloc() untuk mengalokasikan memori variabel buku sebanyak 2 blok dengan ukuran mengikuti ukuran struct Product.

Mengenal Fungsi realloc()

Fungsi realloc() adalah fungsi untuk mengalokasikan ulang memori dari variabel yang sudah dialokasikan dengan fungsi malloc() dan calloc().

Ini biasanya kita butuhkan saat kita ingin menambah atau mengurangi ukuran alokasi memori pada suatu variabel.

Fungsi realloc() memiliki dua parameter yang harus diberikan:

realloc(*pointer, ukuran_baru);

Penjelasan:

• *pointer adalah variabel pointer yang ingin kita alokasikan ulang;
• ukuran_baru adalah ukuran alokasi memori untuk mengalokasikan ulang variabel tersebut.

Contoh:

// mengalokasikan 16 byte
char *name = malloc(sizeof(char) * 16);

// mengalokasikan ulang menjadi 32 byte
name = realloc(name, sizeof(char) * 32);

Ukuran 1 karakter untuk tipe data char adalah 1 byte. Pada contoh ini kita mengalokasikan memori untuk 16 karakter atau 16 byte. Lalu mengalokasikan ulang dengan realloc() menjadi 32 karakter.

Oya, fungsi realloc() juga akan mengubah alamat memori dari variabel ke alamat yang baru.

Biar semakin paham, mari kita coba dalam program.

Buatlah program baru dengan nama contoh_realloc.c, kemudian isi dengan kode berikut:

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

void main(){
   /* Initial memory allocation */
   char *str = malloc(15);
   strcpy(str, "petanikode");
   printf("String = %s,  Address = %x\n", str, str);

   /* Reallocating memory */
   str = realloc(str, 25);
   strcat(str, ".com");
   printf("String = %s,  Address = %x\n", str, str);
}

Setelah itu, compile dan jalankan.

Maka hasilnya:

Mengenal Fungsi free()

Fungsi free() adalah fungsi untuk menghapus alokasi memori yang sudah dibuat oleh fungsi malloc(), calloc(), dan realloc().

Fungsi free(), punya satu parameter yakni variabel yang ingin dihapus alokasinya.

free(nama_variabel);

Biar lebih jelas, mari kita coba!

Ubahlah program pada latihan sebelumnya (contoh_realloc.c) menjadi seperti ini:

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

void main(){
   /* Initial memory allocation */
   char *str = malloc(15);
   strcpy(str, "petanikode");
   printf("String = %s,  Address = %x\n", str, str);

   /* Reallocating memory */
   str = realloc(str, 25);
   strcat(str, ".com");
   printf("String = %s,  Address = %x\n", str, str);

   free(str);

   printf("String = %s,  Address = %x\n", str, str);
}

Setelah itu, compile dan jalankan.

Maka hasilnya:

Isi variabel str akan kosong, karena alokasi memorinya sudah kita hapus. Namun, dia tetap melakukan pointing pada alamat memori di Heap.