스마트 포인터 (Smart Pointer)

스마트포인터는 포인터처럼 활용하는 클래스 템플릿으로 메모리를 자동으로 해제해준다.

일반적으로 동적할당한 메모리는 해제 코드를 작성하지 않을 경우 Memory Leak이 발생하는데, 스마트 포인터는 이를 방지해준다. 이전 C++( 내가 처음으로 접했던 C++ 전공책) 에서는 스마트포인터가 auto_ptr로써 소개되었지만 C++11 이후로는 auto_ptr이 삭제되고, unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr 세 가지로 존재한다.

 

* unique_ptr

기본 포인터로 한 명의 소유자만 허용하는 스마트 포인터이다.

새 소유자로 이동할 수 있지만 내부적으로 복사 연산자를 막아놓았기 때문에 move 연산만 가능하다.

 

*shared_ptr

레퍼런스 카운팅을 지원하는 스마트 포인터이다. 레퍼런스 카운팅이란 해당 객체를 참조하고 있는 포인터가 몇개인지 세어준다는 뜻이다. 레퍼런스 카운팅은 컴포넌트 패턴과 같이 한 클래스가 여러 객체를 참조하고 있는 상황에 꼭 필수적인 요소이다. shared_ ptr은 이를 통해 참조중인 객체가 다른 객체의 활동에 의해 해제 되는 상황을 막을 수 있다.

실제 shared_ptr의 내부를 살펴보면 Reference Count를 담당하는 클래스 _Ref_count_base를 확인할 수 있다.

_ref_count_base에서 또 실제 해당 클래스를 사용하는 shared_ptr의 수와 weak_ptr의 수를 따로 카운트함을 알 수 있는데, 이는  *Cycle의 생성을 막기 위함이다.

(Cycle = 레퍼런스 카운트가 0임을 삭제의 조건으로 할때, 서로 참조하는 있는 두 객체가 삭제되기까지 서로의 소멸을 기다려 절대 삭제 되지 않는 경우, 데드락과 유사하다.)

 

*weak_ptr

weak_ptr은 자신이 참조하고 있는 shared_ptr의 상태를 확인할 수 있다. 

다만 위에서 weak_ptr의 수가 레퍼런스 카운트에서 별개로 카운트됨을 확인했듯이 실제 shared_ptr와 같이 액세스 하거나 객체의 생명주기를 다루진 못한다. 다만 참조하고 있는 shared_ptr의 상태를 확인해 해당 메모리가 해제되었는지, 아직 생명주기속에 활용이 가능한 상태인지 확인할 수 있다. 이 과정은 아래 expired 함수를 통해 확인하거나 weak_ptr에 lock을 걸어 확인할 수 있다.

 

bool expired() const
{      
    // return true if resource no longer exists
    return (this->_Expired());
}