[C++] Smart Pointer (auto_ptr, unique_ptr, shared_ptr, week_ptr)

참고자료   C++ 공식문서
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일반 포인터 문제점

  • 메모리 누수 (Memory Leaks): 프로그램이 메모리를 반복적으로 할당 후, 해제하지 않을 때 발생한다. 과도한 메모리 사용으로 시스템 충돌이 발생할 수 있다.
  • 와일드 포인터 (Wild Pointers): 유효한 객체나 주소로 초기화하지 않은 포인터를 의미한다.
  • 댕글링 포인터 (Dangling Pointers): 이전에 할당 해제된 메모리 공간을 가리키고 있는 포인터를 의미한다.

일반 포인터 vs 스마트 포인터

특징 포인터 (Pointer) 스마트 포인터 (Smart Pointer)
소멸 시점 범위를 벗어나도 자동으로 소멸되지 않음. 범위를 벗어나면 자동으로 소멸함.
효율성 다른 추가 기능이 없어 효율성이 떨어질 수 있음. 메모리 관리 기능이 추가되어 있어 더 효율적.
관리방식 매우 수동적으로 직접 관리해야 함. 자동적이고 미리 프로그래밍 된 방식으로 동작함.

스마트 포인터 종류

1. auto_ptr

이름 그대로 다이나믹하게 할당하고, 스코프를 벗어나면 자동 할당 해제가 된다.

auto_ptr <type> name;

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

int main() {

    // Pointer declaration
    auto_ptr<int> ptr1(new int(10));
    cout << *ptr1 << endl;

    // Transfer ownership to
    // pointer ptr2,
    auto_ptr<int> ptr2 = ptr1;
    cout << *ptr2;
    return 0;
}

10
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2. unique_ptr

unique_ptr은 하나의 포인터가 한번만 사용된다. 그래서 unique_ptr를 복사할 수 없고, move() 메소드로 권한 이동이 가능하다.

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Rectangle {
    int length;
    int breadth;

public:
    Rectangle(int l, int b) {
        length = l;
        breadth = b;
    }
    int area() { return length * breadth; }
};

int main() {

    unique_ptr<Rectangle> P1(new Rectangle(10, 5));
    cout << P1->area() << endl;

    unique_ptr<Rectangle> P2;

    // Copy the addres of P1 into p2
    P2 = move(P1);
    cout << P2->area();
    return 0;
}

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위 예제에서 P1을 P2로 move()를 하였기 때문에, P1 값은 할당해제가 되고 삭제된다.

3. shared_ptr

shared_ptr는 같은 object에 여러 포인터를 할당할 수 있다. 참조한 개수는 use_count() 메소드를 통하여, 확인 가능하다.

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Rectangle {
    int length;
    int breadth;

public:
    Rectangle(int l, int b) {
        length = l;
        breadth = b;
    }
    int area() { return length * breadth; }
};

int main() {

    shared_ptr<Rectangle> P1(new Rectangle(10, 5));
    cout << P1->area() << endl;

    shared_ptr<Rectangle> P2;

    // P1 and P2 are pointing
    // to same object
    P2 = P1;
    cout << P2->area() << endl;
    cout << P1->area() << endl;
    cout << P1.use_count();
    return 0;
}

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위 예제를 보면, 한 object에 대해 여러 값을 할당할 수 있다. 설계를 잘못할 경우, 순환 참조가 될 수 있다.

4. weak_ptr

weak_ptr은 object에 대해서 소유권을 가지지 않고 참조한다. shared_ptr과 유사하지만 강한 참조를 하지 않는다. 위에서 언급되었듯, 순환참조를 방지하기 위해서 이다.

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Rectangle {
    int length;
    int breadth;

public:
    Rectangle(int l, int b) {
        length = l;
        breadth = b;
    }

    int area() { return length * breadth; }
};

int main() {

    // Create shared_ptr Smart Pointer
    shared_ptr<Rectangle> P1(new Rectangle(10, 5));

    // Created a weak_ptr smart pointer
    weak_ptr<Rectangle> P2 (P1);
    cout << P1->area() << endl;

    // Returns the number of shared_ptr
    // objects that manage the object
    cout << P2.use_count();
    return 0;
}

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