필요 사전 지식: C++, Smart Pointer

개요 #

오늘 알아볼 Memory helper class는 정말 특수한 경우에만 활용되는 클래스입니다. 그래서 교양 느낌으로 읽으시면 좋을 거 같습니다.

owner_less(C++11), owner_hash(C++26), owner_equal(C++26) #

owner_less, owner_hash, owner_equal이 세 helper class는 shared_ptr와 weak_ptr를 사용할 때 std::set 혹은 std::map의 키를 소유 기반으로 비교하기 위해 사용됩니다.

기본적으로 shared_ptr와 weak_ptr는 포인터 주소 기반으로 비교됩니다. 하지만 소유자를 기반으로 비교하고 싶다면 그때 사용됩니다. 그러면 각각의 클래스들을 비교해보겠습니다.

• owner_less(C++11) : std::map, std::set 등 정렬 기반 컨테이너의 비교 함수로 사용
• owner_hash(C++26) : std::unordered_map, std::unordered_set 등 해시 기반 컨테이너에서 키 해시용
• owner_equal(C++26) : 위 해시 컨테이너에서 key_equal에 사용

using K = std::shared_ptr<MyClass>;
using V = std::owner_less<std::shared_ptr<MyClass>;
std::set<K, V> mySet;

using K = std::shared_ptr<MyClass>;
using V = std::owner_hash<std::shared_ptr<MyClass>;
std::unordered_set<K, V> mySet;

enable_shared_from_this (C++11) #

enable_shared_from_this은 자기 자신을 가리키는 shared_ptr를 생성할 수 있게 해주는 베이스 클래스입니다. 이를 통해 안전하게 shared_ptr의 자기 자신의 포인터를 호출할 수 있게 됩니다.

struct MyClass : std::enable_shared_from_this<MyClass> {
    std::shared_ptr<MyClass> getPtr() {
        return shared_from_this(); // 자신을 shared_ptr로 반환
    }
};

만약 enable_shared_from_this 없이 자기 자신의 this를 참조하면 어떻게 되나요? #

결론부터 말하면 이중 소유자가 생길 수 있습니다.

struct MyClass {
    std::shared_ptr<MyClass> getShared() {
        return std::shared_ptr<MyClass>(this);  // <-- 위험!
    }
};

위에서 std::shared_ptr<MyClass>(this) 코드를 호출하면 우리가 원하는 기존 소유자의 shared_ptr가 반환되기를 바라지만 마치 생성자 함수처럼 젼혀 새로운 소유자가 만들어집니다. 이러면 두 개의 shared_ptr가 소유되며 double-free 혹은 free invalid pointer 될 수도 있습니다.

#include <memory>

struct MyClass {
    std::shared_ptr<MyClass> getShared() {
        return std::shared_ptr<MyClass>(this);  // <-- 위험!
    }
};

int main()
{
    MyClass myObj;
    auto shared = myObj.getShared(); // 여기서 이상한 동작을 함. 같은 포인터를 둘 다 소유하게 됨.
    return 0;
} // <-- 결국 이미 free된 포인터를 또 free하게 되고 프로그램은 죽어버립니다.

malloc: *** error for object 0x16fbfb4bb: pointer being freed was not allocated
malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug

이렇게 죽어버립니다. 엉뚱한 포인터를 free 해버려 죽어버리는거죠.

bad_weak_ptr (C++11) #

bad_weak_ptr는 weak_ptr가 참조한 개체가 소멸된 상태에서 lock()등을 호출할 때 던져질 때 예외입니다. 참고로 std::exception의 파생 클래스입니다.

std::weak_ptr<int> wp;
try {
    std::shared_ptr<int> sp = wp.lock();
    if (!sp) throw std::bad_weak_ptr(); // 또는 lock() 없이 직접 생성 시 예외 발생
} catch (const std::bad_weak_ptr& e) {
    std::cerr << "Invalid weak_ptr!" << std::endl;
}

default_delete (C++11) #

unique_ptr가 개체를 소멸할 때 기본으로 사용하는 삭제자(Deleter)입니다. unique_ptr의 Deleter를 만들고 싶을 때 사용합니다.

auto deleter = [](FILE* f) { if (f) fclose(f); };
std::unique_ptr<FILE, decltype(deleter)> file(fopen("data.txt", "r"), deleter);

물론 default_delete를 거의 쓸 일은 없습니다.

참고: https://cppreference.com/w/cpp/memory.html