C++ 스마트 포인터

스마트 포인터

스마트 포인터란?

스마트 포인터는 동적 할당된 객체의 생명 주기를 자동으로 관리하는 객체를 말한다.

 

기존 포인터

Player* p = new Player();
delete p;
p = nullptr;

 

스마트 포인터

std::unique_ptr<Player> p = std::make_unique<Player>();

delete를 호출하지 않아도 객체가 필요 없어지는 시점에 자동으로 메모리를 해제한다.

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왜 필요한가?

C++에서 가장 위험한 것 중 메모리 관리에 대한 문제가 있다.

• delete를 하지 않으면 메모리 누수 발생
• delete를 두 번 하게 되면 크래시 발생
• 소유권이 불명확하여 중복해서 가리킬 수 있고 누구 하나가 지우고 도망가면 댕글링 포인터가 된다고 함

이런 문제들을 해결하기 위해 스마트 포인터가 설계된 것

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스마트 포인트 종류

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unique_ptr

하나의 객체를 단 하나의 포인터만 소유한다.

std::unique_ptr<int> p = std::make_unique<int>(10);

 

이 코드에서 p는 해당 메모리의 유일한 소유자가 되는 것이다.

왜 복사가 안 되는가?

std::unique_ptr<int> a = std::make_unique<int>(10);
std::unique_ptr<int> b = a; // 이러면 X

복사가 허용되면 소유자가 2명이 되는 것이기에 할 수 없다.

move

std::unique_ptr<int> b = std::move(a);

이 경우

• a는 더 이상 소유하지 않는다 (nullptr)
• b가 새 소유자가 된다.

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shared_ptr

reference count를 사용하여 같은 객체를 공유한다.

std::shared_ptr<int> a = std::make_shared<int>(10);
std::shared_ptr<int> b = a;

가능하다.

shared_ptr의 문제 - 순환참조

shared_ptr의 치명적인 문제가 있다

class A 
{ 
public: 
	std::shared_ptr<B> b; 
}; 



class B 
{ 
public: 
	std::shared_ptr<A> a;
};

해당 코드를 보면 A와 B가 서로를 참조하고 있기에 참조 카운트가 0이 될 수 없다. 즉, 메모리가 절대 해제되지 않는다

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weak_ptr

순환 참조의 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 이 포인터이다.

std::weak_ptr<int> w = a;

이 포인터는 객체를 소유하지 않는다.

장점

• 참조 카운트를 증가시키지 않음
• 메모리 생명 주기에 영향을 주지 않음
• 댕글링 포인터를 방지

단점

• 사용 전 lock() 필히 확인해야 함
• 객체가 소멸했을 경우도 있기에 이에 대한 예외처리 필요함

즉, 객체의 존재는 확인해야 하지만, 소멸은 막고 싶지 않을 때 사용하면 된다.

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핵심 정리

• 하나의 객체의 단 하나만 소유를 하겠다 - unique_ptr
• 여러 곳에서 다 같이 공유를 해야 한다 - shared_ptr
• 순환 참조의 발생을 방지하고 싶다 - weak_ptr

스마트 포인터의 핵심은 "이 객체를 누가 책임질 것인가?"를 명확하게 표현하는 것이 스마트 포인터다.

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마무리

동적 할당만 사용하면서 delete의 타이밍이 중요했었는데 스마트 포인터를 오늘 정리하게 되면서 내가 어떠한 객체에 대해 삭제를 직접 하지 않아도 되고 여러 객체를 더 편하게 관리할 수 있는 방법을 알았으니 이제 실제 작성하고 사용해 보면서 적절하게 어떤 때마다 사용해야 되는지를 잘 알고 쓸 수 있게 공부해야겠다