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

참고자료   C++ 공식문서
GeeksforGeeks

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

스마트 포인터 종류

• auto_ptr (deprecated)
• unique_ptr
• shared_ptr
• week_ptr

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;
}

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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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