Auto Pointer

• Smart Pointer라고도 불립니다.
• C++ 프로그램에서 new 키워드를 사용하여 동적으로 할당받은 메모리는, 반드시 delete 키워드를 사용하여 해제해야 합니다.
• C++에서는 메모리 누수(memory leak)로부터 프로그램의 안전성을 보장하기 위해 스마트 포인터를 제공하고 있습니다.
• 스마트 포인터(smart pointer)란 포인터처럼 동작하는 클래스 템플릿으로, 사용이 끝난 메모리를 자동으로 해제해 줍니다.

Auto Pointer 동작

• 보통 new 키워드를 사용해 기본 포인터(raw pointer)가 실제 메모리를 가리키도록 초기화한 후에, 기본 포인터를 스마트 포인터에 대입하여 사용합니다.
• 이렇게 정의된 스마트 포인터의 수명이 다하면, 소멸자는 delete 키워드를 사용하여 할당된 메모리를 자동으로 해제합니다.
• 따라서 new 키워드가 반환하는 주소값을 스마트 포인터에 대입하면, 따로 메모리를 해제할 필요가 없어집니다.

Auto Pointer 종류

• C++11 이전에는 auto_ptr이라는 스마트 포인터를 사용하여 이 작업을 수행하였습니다.
• 하지만 C++11부터는 다음과 같은 새로운 스마트 포인터를 제공하고 있습니다
  1. unique_ptr
  2. shared_ptr
  3. weak_ptr
• 스마트 포인터는 memory 헤더 파일에 정의되어 있습니다.

unique_ptr

• unique_ptr은 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 있습니다.
• unique_ptr 인스턴스는 move() 멤버 함수를 통해 소유권을 이전할 수는 있지만, 복사할 수는 없습니다.
• 소유권이 이전되면, 이전 unique_ptr 인스턴스는 더는 해당 객체를 소유하지 않게 재설정됩니다.

예제

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.

• 보통의 C++ 객체에 대해 스마트 포인터가 필요한 상황에서는 주로 unique_ptr을 사용하면 됩니다.

make_unique

• C++14 이후부터 제공되는 make_unique() 함수를 사용하면 unique_ptr 인스턴스를 안전하게 생성할 수 있습니다.
• make_unique() 함수는 전달받은 인수를 사용해 지정된 타입의 객체를 생성하고, 생성된 객체를 가리키는 unique_ptr을 반환합니다.
• 이 함수를 사용하면, 예외 발생에 대해 안전하게 대처할 수 있습니다.

예제

#include <iostream>

#include <memory>

using namespace std;



class Person

{

private:

    string name_;

    int age_;

public:

    Person(const string& name, int age); // 기초 클래스 생성자의 선언

    ~Person() { cout << "소멸자가 호출되었습니다." << endl; }

    void ShowPersonInfo();

};



int main(void)

{

    unique_ptr<Person> hong = make_unique<Person>("길동", 29);

    hong->ShowPersonInfo();

    return 0;

}



Person::Person(const string& name, int age) // 기초 클래스 생성자의 정의

{

    name_ = name;

    age_ = age;

    cout << "생성자가 호출되었습니다." << endl;

}



void Person::ShowPersonInfo() { cout << name_ << "의 나이는 " << age_ << "살입니다." << endl; }

결과

생성자가 호출되었습니다.

길동의 나이는 29살입니다.

소멸자가 호출되었습니다.

shared_ptr

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

예제

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  

• 위의 예제에서 사용된 use_count() 멤버 함수는 shared_ptr 객체가 현재 가리키고 있는 리소스를 참조 중인 소유자의 수를 반환해 줍니다.
• 위와 같은 방법 이외에도 make_shared() 함수를 사용하면 shared_ptr 인스턴스를 안전하게 생성할 수 있습니다.
• make_shared() 함수는 전달받은 인수를 사용해 지정된 타입의 객체를 생성하고, 생성된 객체를 가리키는 shared_ptr을 반환합니다.
• 이 함수를 사용하면, 예외 발생에 대해 안전하게 대처할 수 있습니다.

예제

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

weak_ptr

• weak_ptr은 하나 이상의 shared_ptr 인스턴스가 소유하는 객체에 대한 접근을 제공하지만, 소유자의 수에는 포함되지 않는 스마트 포인터입니다.
• shared_ptr은 참조 횟수(reference count)를 기반으로 동작하는 스마트 포인터입니다.
• 만약 서로가 상대방을 가리키는 shared_ptr를 가지고 있다면, 참조 횟수는 절대 0이 되지 않으므로 메모리는 영원히 해제되지 않습니다.
• 이렇게 서로가 상대방을 참조하고 있는 상황을 순환 참조(circular reference)라고 합니다.
• weak_ptr은 바로 이러한 shared_ptr 인스턴스 사이의 순환 참조를 제거하기 위해서 사용됩니다.

Exercise

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

class Test {
public:
	Test() {
		cout << "created" << endl;
	}

	void greet() {
		cout << "Hello" << endl;
	}

	~Test() {
		cout << "destroyed" << endl;
	}
};

class Temp {
private:
	unique_ptr<Test[]> pTest;

public:
	Temp(): pTest(new Test[1]) {

	}
};

int main() {

	Temp temp;

	unique_ptr<Test[]> pTest(new Test[1]); // create array 0,1

	pTest[0].greet();

	cout << "Finished" << endl;

	return 0;
}

Result

REFERENCE

TCP School