[C++] 포인터와 스마트 포인터

포인터 ( Pointer )

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포인터란?

• C 혹은 C++ 에서 주소값을 저장하고 있는 변수를 의미하며, 포인터 변수라고 부르기도 한다.

 

💡 주소값 이란?
어떤 데이터가 저장된 메모리의 시작 주소,
 int 형의 경우 총 메모리 4Byte중 시작 1Byte를 의미한다.

 

예시

// 포인터 변수 ptr을 통해 변수 n의 주소를 가리키고 있다.
int n = 10; // 변수 선언
int *ptr = &n //포인터 선언

 

 

포인터의 표현

 

주소 연산자 ( & )

• 변수 이름 앞에 사용하여, 해당 변수의 주소 값을 반환.

참조 연산자 ( * )

• 참조 연산자는 포인터 이름 or 주소 앞에 사용하고 포인터가 가리키는 주소에 저장되어 있는 값을 반환한다.

 

 

스마트 포인터

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스마트 포인터의 개념

 

스마트 포인터란?

• C++ 의 경우 동적 할당 메모리는 경우 반드시 해제 해주어야만 메모리 누수가 발생하지 않는다 스마트 포인터는 이러한 메모리 누수로 부터 프로그램의 안전성을 보호하는 방법으로서 제공된다.
• 포인터 처럼작동하는 클래스로 사용이 끝난 메모리를 자동으로 해제 해준다.
• RAII ( Resource Acquisition Is Initialization ) 의 디자인 패턴을 지키기 위해 사용된다.

 

RAII ( Resource Acquisition Is Initialization )

• Object와 Resource의 라이프 사이클을 일치 시킨다는 의미의 디자인 패턴. 스마트 포인터 에서 객체의 생명주기와 힙 메모리의 생명주기를 일치시키는 것으로 메모리 누수를 막는다. 즉, 객체의 생명주기가 끝이날 때, 해당 메모리 역시 해제되어야 한다는 의미이다.

스마트 포인터의 종류

• unique pointer
• shared pointer
• weak_ptr

 

 

Unique Pointer

 

unique pointer 란?

• Exclusive Ownership 을 보장해주는 방식의 스마트 포인터로, 객체의 소유권 개념을 도입한 스마트 포인터이다.

Exclusive Ownership (독점 소유권)

exclusive ownership는 독점 소유권이라고 해석된다. 이는 하나의 오브젝트를 단 하나의 포인터만 가리킬 수 있다는 의미이다. Pass By Reference 시 해당 포인터를 Copy 하는 것이 아니라 소유권이 이전(move)되어 이전 단계의 포인터는 제거된다.

 

 

💡 Rust ( 러스트 )
예시로 Rust 라는 언어에서는 이 독점 소유권 개념을 기본 방식으로 가지고 있다.

 

 

Shared Pointer

 

shared pointer 란?

• Shared Ownership 방식을 보장해주는 포인터로, 참조 횟수 ( Reference Count )가 0이 되었을 때 destructor() 를 호출하여 해당 메모리를 해제해준다.

Shared Ownership ( 공유 소유권 )

• Shared Ownership 은 공유 소유권이라고 해석된다. 하나의 Object를 여러 개의 포인터가 공유할 수 있다는 의미이다.

 

 

약점

• 참조 횟수를 통해 소멸자를 호출한다는 의미는, 참조 횟수가 0이 되지 않는다면 메모리가 해제되지 않는다는 것을 의미한다. 이 때 문제가 발생할 수 있는데 스스로를 참조하거나 순환 참조가 발생할 때는 소멸자 호출이 되지 않기 때문에 메모리 누수가 발생한다.

 

 

Reference Count Garbage Collector

• Objective-C와 Swift 등에서 사용하는 참조 횟수 가비지 컬렉터에서 제공해주는 방식으로, 참조 횟수를 체크하여 참조 횟수가 0이 되었을 때 해당 오브젝트를 소멸시키는 방식이다.

참고자료
- 가비지 컬렉터