모던 C++와 친숙해지기 (4)

스마트 포인터로 메모리 관리 자동화하기

 

C++11에 정식으로 추가되었다.

기존에 사용되던 auto_ptr은 안전성의 문제로 C++17부터는 폐기되었고 unique_ptr이 동일한 기능을 수행한다.

 

unique_ptr로 원시 포인터 대체하기

빠르고 효율적이며 원시 포인터를 대체할 수 있다. 객체를 독점하기 때문에 복사가 불가능하다.

 

/* C++11 */
auto up1 = std::unique_ptr{};
auto up2 = std::unique_ptr{ nullptr };
auto up3 = std::unique_ptr{ new int{ 1234 } };

/* C++14 */
auto up4 = std::make_unique<int>(1234);

 

기존의 포인터들은 메모리를 수동으로 해제해야 했지만 스마트 포인터는 범위를 벗어나면 자동으로 해제해준다.

 

struct BodyMass { ... };

auto myWeight = std::make_unique<BodyMass>(1, 165.3f);

auto myWeight2 = myWeight; // 에러. 복사 금지
auto copyWeight = *myWeight // ok

 

앞서 언급했듯이 unique_ptr은 독점 소유이기 때문에 포인터를 복사하는 것은 에러가 발생한다. (unique_ptr의 복사 연산은 delete로 삭제되어있다.)

copyWeight는 myWeight가 아닌 myWeight가 소유중인 객체의 값을 복사하는 것이기 때문에 복사 연산자가 존재한다면 에러가 발생하지 않는다.

 

복사는 불가능하지만 move 함수 호출을 통한 이동은 가능하다.

 

auto myWeight = std::make_unique<BodyMass>(1, 165.3f);
auto moveWeight = std::move(myWeight);

 

 

shared_ptr로 객체 공유하기

unique_ptr과 다르게 소유권을 공유하기 때문에 복사 연산이 제공된다.

구현에 차이는 있겠지만 unique_ptr에 참조 횟수가 추가된 형태라고 보면 된다.

shared_ptr이 복사되면 참조 횟수가 하나 증가하고 shared_ptr이 파괴되면 참조 횟수가 하나 감소한다.

shared_ptr이 파괴될 때 참조 횟수가 0이라면 그제서야 객체가 삭제된다.

 

auto sp1 = std::shared_ptr<int> {}; // empty, 참조횟수 0
sp1 = std::make_shared<int>(1234); // 1234, 참조횟수 1
auto sp2 = sp1; // 1234, 참조횟수 2
sp2.reset() // sp2 파괴, empty, 참조횟수 1

 

 

참고로 shared_ptr의 인스턴스를 직접 만드는것보다 make_shared를 통해 만드는 것이 성능면에서 더 빠르다.

 

 

weak_ptr로 객체 추적하기

참조의 종류에는 강한 참조와 약한 참조가 있다.

shared_ptr은 강한 참조를 증감시키고 강한 참조의 횟수가 0이 될 때 객체가 소멸된다. (단, 최초 생성 시 약한 참조의 횟수도 1 증가한다.)

하지만 순환 참조가 발생하는 경우 객체가 영원히 소멸되지 않는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 존재하는 개념이 약한 참조이다.

 

강한 참조는 참조 횟수가 증감되어 객체의 생명주기에 영향을 주지만 약한 참조는 참조 횟수가 증감되지 않아서 생명주기에 영향을 주지 않는다.

약한 참조 횟수가 0이 되어도 객체가 소멸되지 않고 약한 참조 횟수가 100이어도 강한 참조 횟수가 0이라면 객체가 소멸된다.

 

shared_ptr과 weak_ptr은 동일한 참조 테이블을 공유한다.

 

auto sp1 = std::make_shared<int>(1234); // ref:1, weak:1
auto sp2 = sp1; // ref:2, weak:1
std::weak_ptr<int> wp1 = sp1; // ref2, weak:2
auto wp2 = wp1; // ref2, weak:3

 

unique_ptr이나 shared_ptr처럼 직접 값을 소유할 수 없고 오직 shared_ptr을 가리키는것만 가능하다.

 

weak_ptr에는 lock과 expired 함수가 제공되는데, lock은 가리키고 있는 shared_ptr을 생성하여 반환받고 expired는 강한 참조 횟수가 0이면 true, 1이상이면 false를 반환한다.

lock을 호출하여 shared_ptr을 반환받을 때, 참조 횟수가 1 증가한다.

만약 참조 횟수가 0이 되어 객체가 소멸된 상태에서 lock을 호출한다면 비어있는 shared_ptr를 반환받는다.

 

weak_ptr은 대부분의 경우 순환 참조를 해결하는 용도로만 사용한다.

참고 링크: https://woo-dev.tistory.com/113

 

 

 

 

튜플을 사용해 다양한 데이터 타입 저장하기

 

튜플은 서로 다른 데이터 타입의 컬렉션을 저장할 수 있다.

 

std::tuple<int, std::string, bool> t1(1, "Robert", true);
auto t2 = std::make_tuple(2, "Anna", false);

std::get<0>(t1); // t1의 첫 번째 요소 접근

 

튜플에서 값 읽기

auto t1 = std::make_tuple(2, "Anna", false);

int i;
std::string s;
bool b;

std::tie(i, s, b) = t1; // t1에서 값을 모두 추출하여 대입한다
std::tie(std::ignore, s, std::ignore) = t1; // t1의 "Anna" 만 추출하여 s에 대입한다

 

 

튜플 값 타입 반환

std::tuple<int, std::string, bool> GetData(int dataId)
{
    ...
    return std::make_tuple(...);
}

auto name = GetData(1);

int i;
std::string s;
bool b;
std::tie(i, s, b) = GetData(2);