C++ 개념 정리 : 스마트 포인터

스마트 포인터(smart pointer)

• 포인터처럼 동작하는 클래스 템플릿
• 사용을 마친 메모리를 자동으로 해제해준다.
• C++에서 메모리 누수를 방지하기 위해 제공

동작 방식

1. 기본 포인터(raw pointer)에 new 키워드로 메모리를 할당
2. 해당 포인터를 스마트 포인터에 대입하여 사용
3. 소멸자가 delete 키워드를 사용해 메모리를 자동으로 해제

종류

• unique_ptr
• shared_ptr
• weak_ptr

unique_ptr

• 개념
  • 포인터를 통해 다른 객체를 소유하고 관리하며 unique_ptr이 범위를 벗어날 때 해당 객체를 폐기하는 스마트 포인터
  • 객체에 소유권 개념을 도입함
• 특징
  • unique_ptr이 소멸되면, 가리키던 객체도 소멸됨
  • 해당 객체의 소유권을 가지고 있을 때만, 소멸자가 해당 객체를 삭제할 수 있다.
  • move() 멤버 함수로 소유권을 이전 가능. 복사는 불가능

• 사용 예시

  unique_ptr<int> ptr01(new int(5)); // int형 unique_ptr인 ptr01을 선언하고 초기화함.
    
  auto ptr02 = move(ptr01);          // ptr01에서 ptr02로 소유권을 이전함.
    
  // unique_ptr<int> ptr03 = ptr01;  // 대입 연산자를 이용한 복사는 오류를 발생시킴. 
    
  ptr02.reset();                     // ptr02가 가리키고 있는 메모리 영역을 삭제함.
    
  ptr01.reset();                     // ptr01가 가리키고 있는 메모리 영역을 삭제함.
  

• 기타
  • 함수에 포인터를 넘기는 방법

    • get() 함수 사용.

      int main() {
        std::unique_ptr<A> pa(new A());
        do_something(pa.get());
      }
      

shared_ptr

• 개념
  • 포인터를 통해 객체의 공유 소유권을 유지하는 스마트 포인터
• 특징
  • 참조 횟수(reference count)
    • 참조하고 있는 스마트 포인터의 개수
    • 특정 객체에 새로운 shared_ptr이 추가될 때마다 1씩 증가
    • 수명이 다할 때마다 1씩 감소
  • 마지막 shared_ptr의 수명이 다하여, 참조 횟수가 0이 되면 delete 키워드를 사용하여 메모리를 자동으로 해제
• 정의 방법

  • make_shared() 사용

    std::shared_ptr<A> p1 = std::make_shared<A>();
    

  • 예시

    shared_ptr<Person> hong = make_shared<Person>("길동", 29);
          
    cout << "현재 소유자 수 : " << hong.use_count() << endl; // 1
    auto han = hong;
    cout << "현재 소유자 수 : " << hong.use_count() << endl; // 2
    han.reset(); // shared_ptr인 han을 해제함.
    cout << "현재 소유자 수 : " << hong.use_count() << endl; // 1
    

• 주의사항
  • 인자로 주소값을 전달하면, 자신이 해당 객체를 첫 번째로 소유한다고 착각하게 됨.
    • 따라서 아직 참조중인 객체를 소멸하여 문제 발생 가능.

weak_ptr

• 개념
  • 하나 이상의 shared_ptr 인스턴스가 소유하는 객체에 대한 접근을 제공하면서도 소유자의 수에는 포함되지 않는 스마트 포인터
• 특징
  • shared_ptr의 순환 참조 문제를 해결하기 위해 도입됨.
    • 순환 참조 문제 : 서로가 서로를 참조하기 때문에 영원히 해제되지 않는 문제