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스마트 포인터

스마트 포인터

#c++#smart pointer

스마트 포인터

스마트 포인터는 포인터가 가리키는 메모리를 자동으로 해제하는 역할을 함.

RAII(Resource Acquisition Is Initialization) 기법을 사용하여 메모리 관리를 자동으로 해제하는데 RAII는 객체의 수명이 그 객체가 소유한 자원의 수명과 동일하게 만드는 기법.

std::unique_ptr

std::unique_ptr는 하나의 포인터만 소유할 수 있는 스마트 포인터임. 동일한 메모리를 가리키는 두 개의 std::unique_ptr 인스턴스가 존재할 수 없음.

cpp
std::unique_ptr<int> ptr1(new int(10));
std::unique_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 컴파일 에러

이동이라는 개념을 사용하여 소유권을 이동시킬 수 있음.

cpp
std::unique_ptr<int> ptr1(new int(10));
std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 소유권 이동

std::shared_ptr

std::shared_ptr는 여러 개의 포인터가 소유할 수 있는 스마트 포인터임. 동일한 메모리를 가리키는 여러 개의 std::shared_ptr 인스턴스가 존재할 수 있음.

cpp
std::shared_ptr<int> ptr1(new int(10));
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // 가능

std::weak_ptr

std::weak_ptr는 참조 카운트를 증가시키지 않는 스마트 포인터임. shared_ptr과 함께 사용되며, 순환 참조(circular reference) 문제를 해결하는 데 주로 사용됨.

주요 특징

  • 참조 카운트를 증가시키지 않아 객체의 수명에 영향을 주지 않음
  • shared_ptr이 관리하는 객체를 관찰(observe)하는 용도로 사용
  • 객체가 이미 해제되었는지 확인 가능
  • lock() 메서드를 통해 shared_ptr로 변환하여 사용

기본 사용법

cpp
std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(10);
std::weak_ptr<int> weak = shared; // 참조 카운트 증가 안 함
 
// weak_ptr을 사용하려면 lock()으로 shared_ptr로 변환
if (auto locked = weak.lock()) {
    std::cout << *locked << std::endl; // 10 출력
} else {
    std::cout << "객체가 이미 해제됨" << std::endl;
}

순환 참조 해결 예제

cpp
struct Parent;
struct Child;
 
struct Parent {
    std::shared_ptr<Child> child;
    ~Parent() { std::cout << "Parent 소멸" << std::endl; }
};
 
struct Child {
    std::weak_ptr<Parent> parent; // weak_ptr 사용으로 순환 참조 방지
    ~Child() { std::cout << "Child 소멸" << std::endl; }
};
 
int main() {
    auto parent = std::make_shared<Parent>();
    auto child = std::make_shared<Child>();
    
    parent->child = child;
    child->parent = parent; // weak_ptr이므로 참조 카운트 증가 안 함
    
    // parent와 child가 정상적으로 소멸됨
    return 0;
}

유효성 확인

cpp
std::weak_ptr<int> weak;
 
{
    auto shared = std::make_shared<int>(42);
    weak = shared;
    
    if (!weak.expired()) {
        std::cout << "객체가 아직 유효함" << std::endl;
    }
} // shared가 여기서 소멸됨
 
if (weak.expired()) {
    std::cout << "객체가 이미 해제됨" << std::endl;
}