스마트 포인터 ( unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr )

스마트 포인터(smart pointer)

스마트 포인터(smart pointer)란 포인터처럼 동작하는 클래스 템플릿으로, 사용이 끝난 메모리를 자동으로 해제해 준다.

1. unique_ptr

하나의 스마트 포인터만이 특정 객체를 소유할 수 있도록, 객체에 소유권 개념을 도입한 스마트 포인터입니다.

 

이 스마트 포인터는 해당 객체의 소유권을 가지고 있을 때만, 소멸자가 해당 객체를 삭제할 수 있다.

unique_ptr 인스턴스는 move() 멤버 함수를 통해 소유권을 이전할 수는 있지만, 복사할 수는 없다.

소유권이 이전되면, 이전 unique_ptr 인스턴스는 더는 해당 객체를 소유하지 않게 재설정된다.

 

※ 보통의 C++ 객체에 대해 스마트 포인터가 필요한 상황에서는 주로 unique_ptr을 사용하면 된다.

// 1. ======================================================================================
 
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.
 
 
// 2. ======================================================================================
 
int main(void)
{
    unique_ptr<Person> hong = make_unique<Person>("길동", 29);
 
    hong->ShowPersonInfo(); // 출력. 길동의 나이는 29살입니다.
 
    return 0;
} 
 
void Person::ShowPersonInfo() { cout << name_ << "의 나이는 " << age_ << "살입니다." << endl; }

2. shared_ptr

shared_ptr은 하나의 특정 객체를 참조하는 스마트 포인터가 총 몇 개인지를 참조하는 스마트 포인터이다.
이렇게 참조하고 있는 스마트 포인터의 개수를 참조 횟수(reference count)라고 한다.
참조 횟수는 특정 객체에 새로운 shared_ptr이 추가될 때마다 1씩 증가하며, 수명이 다할 때마다 1씩 감소한다.
따라서 마지막 shared_ptr의 수명이 다하여, 참조 횟수가 0이 되면 delete 키워드를 사용하여 메모리를 자동으로 해제한다.

 

※ make_shared() 함수를 사용하면 shared_ptr 인스턴스를 안전하게 생성할 수 있다.

make_shared() 함수는 전달받은 인수를 사용해 지정된 타입의 객체를 생성하고, 생성된 객체를 가리키는 shared_ptr을 반환한다.

shared_ptr<int> ptr01(new int(5)); // int형 shared_ptr인 ptr01을 선언하고 초기화함.
 
cout << ptr01.use_count() << endl; // 1
 
auto ptr02(ptr01);                 // 복사 생성자를 이용한 초기화
 
cout << ptr01.use_count() << endl; // 2
 
auto ptr03 = ptr01;                // 대입을 통한 초기화
 
cout << ptr01.use_count() << endl; // 3  

3. weak_ptr

weak_ptr은 하나 이상의 shared_ptr 인스턴스가 소유하는 객체에 대한 접근을 제공하지만, 소유자의 수에는 포함되지 않는 스마트 포인터이다.

 

shared_ptr은 참조 횟수(reference count)를 기반으로 동작하는 스마트 포인터이므로,

만약 서로가 상대방을 가리키는 shared_ptr를 가지고 있다면, 참조 횟수는 절대 0이 되지 않아 메모리는 영원히 해제되지 않는다.

이렇게 서로가 상대방을 참조하고 있는 상황을 순환 참조(circular reference)라고 한다.

weak_ptr은 바로 이러한 shared_ptr 인스턴스 사이의 순환 참조를 제거하기 위해서 사용된다.

4. 스마트 포인터 선택

어떤 스마트 포인터를 사용해야 할까?

 

만일 프로그램이 하나의 객체에 대해 하나 이상의 포인터를 사용한다면, shared_ptr을 선택해야한다.

복사나 대입 연산을 포함하고 있는 많은 STL 알고리즘들은 shared_ptr로 동작해야 한다.

 

프로그램이 같은 객체를 가리키기 위해 다중 포인터를 필요로 하지 않는다면, unique_ptr을 사용해야 한다.

new로 대입된 메모리를 리턴하는 함수의 리턴 타입에는 가장 적절한 선택이다.

 

하나의 unique_ptr에서 다른 unique_ptr에 대입할 수 있는 상황과 동일한 상황이라면 unique_ptr을 shared_ptr에 대입할 수 있다. 원본이 rvalue이어야 한다.

 

[c++ 기초 플러스 6판 - p1239 참고]

 

※ 참고 사이트 

http://tcpschool.com/cpp/cpp_template_smartPointer

코딩교육 티씨피스쿨

https://api.unrealengine.com/KOR/Programming/UnrealArchitecture/SmartPointerLibrary/index.html

언리얼 스마트 포인터 라이브러리