C++ 스마트 포인터(std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::weak_ptr) 명시적 해제(reset())

C++ 스마트 포인터(std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::weak_ptr) 명시적 해제(reset())

• C++11에서 스마트 포인터(std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::weak_ptr)는 동적 메모리 관리를 자동으로 수행하지만, 특정 시점에 명시적으로 내부 리소스를 해제해야 하는 경우가 있습니다.
• 이를 위해 reset() 메서드를 사용할 수 있습니다. 이 글에서는 각 스마트 포인터의 reset() 동작을 예제 코드와 함께 설명하겠습니다.

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1. std::unique_ptr의 reset()

• std::unique_ptr은 단독 소유권 을 갖는 스마트 포인터로, reset()을 호출하면 내부 리소스를 해제하고 nullptr 상태가 됩니다.

• cpp

    #include <iostream>
    #include <memory>
    
    int main() {
        std::unique_ptr<int> up = std::make_unique<int>(42); // 42를 가리키는 unique_ptr 생성
    
        up.reset();  // 내부 리소스 해제 후 nullptr로 설정
    
        if (up == nullptr) {
            std::cout << "맞아요! nullptr 상태입니다." << std::endl;
        }
    }
  

reset() 동작

• reset()이 호출되면 내부 객체가 delete 되어 메모리가 해제됩니다.
• unique_ptr은 소유권을 단독으로 가지므로, 다른 곳에서 해당 객체를 사용할 수 없습니다.

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2. std::shared_ptr의 reset()

• std::shared_ptr은 여러 개의 shared_ptr이 동일한 객체를 공유할 수 있으며, 참조 카운트(reference count) 를 사용하여 마지막 소유자가 객체를 해제합니다.

• reset()을 호출하면 해당 shared_ptr만 소유권을 포기하고 참조 카운트가 감소합니다.

• cpp

    #include <iostream>
    #include <memory>
    
    int main() {
        auto sp1 = std::make_shared<int>(42); // sp1 생성, 참조 카운트: 1
        auto sp2 = sp1;  // sp1는 참조 카운트 증가 1에서 2로 증가. sp2는 sp1과 동일.
    
        std::cout << "sp1.use_count(): " << sp1.use_count() << std::endl;  // 2
        std::cout << "sp2.use_count(): " << sp2.use_count() << std::endl;  // 2
    
        sp1.reset();  // sp1은 nullptr 상태가 되고 참조 카운트 1에서 0으로 감소
                      // sp2는 참조 카운트 2에서 1로 감소
    
        std::cout << "sp2.use_count() after sp1.reset(): " << sp2.use_count() << std::endl;  // 1
    }
  

reset() 동작

• reset()이 호출되면 해당 shared_ptr이 소유한 객체에 대한 소유권을 포기합니다.
• 단, 다른 shared_ptr이 같은 객체를 참조 중이면 객체는 삭제되지 않고, 참조 카운트만 감소합니다.
• 마지막 shared_ptr이 reset()을 호출하거나 범위를 벗어나면 객체가 삭제됩니다.

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3. std::weak_ptr의 reset()

• std::weak_ptr은 std::shared_ptr이 관리하는 객체를 "약한 참조(weak reference)"로 저장하며, 참조 카운트를 증가시키지 않습니다.

• reset()을 호출하면 weak_ptr이 참조하는 객체에 대한 연결이 해제됩니다.

• cpp

    #include <iostream>
    #include <memory>
    
    int main() {
        std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(42); // shared_ptr sp 생성. sp의 참조 카운트 1
        std::weak_ptr<int> wp = sp;  // weak_ptr wp 생성 (참조 카운트 영향 없음)
    
        std::cout << "shared_ptr use_count: " << sp.use_count() << std::endl;  // 1
    
        if (auto locked = wp.lock()) { // weak_ptr를 shared_ptr로 변환하여 사용 가능
            std::cout << "locked value: " << *locked << std::endl;  // 값 42 출력
        } else {
            std::cout << "Object expired" << std::endl;
        }
    
        wp.reset();  // weak_ptr wp의 참조 해제 (weak_ptr의 reset()해도 참조된 shared_ptr sp의 참조 카운트는 영향 없음
        if (auto locked = wp.lock()) { // false 
            std::cout << "locked value: " << *locked << std::endl;
        } else {
            std::cout << "After wp.reset(), object not accessible." << std::endl;
        }
    
        sp.reset();  // shared_ptr sp의 리소스 해제 (객체 삭제)
    
        // weak_ptr wp가 참조하던 객체(sp)가 삭제되었는지 확인
        if (wp.expired()) { // true  
           std::cout << "After sp.reset(), object has expired." << std::endl; 
        } else {
           std::cout << "Object still alive." << std::endl;
        }
    }
  

reset() 동작

• weak_ptr의 reset()은 내부 참조를 해제하지만, 객체의 생명주기에 영향을 미치지 않습니다.
• weak_ptr.lock()을 사용하여 shared_ptr로 변환해야만 객체를 안전하게 접근할 수 있습니다.
• shared_ptr이 삭제된 후 weak_ptr.lock()을 호출하면 nullptr이 반환됩니다.
• expired()를 사용하여 객체가 삭제되었는지 확인할 수 있습니다.

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4. reset()의 사용 사례

4.1. 특정 시점에 리소스 해제

• 어떤 특정 이벤트 이후 스마트 포인터의 리소스를 즉시 해제하고 싶다면 reset()을 사용할 수 있습니다.

• cpp

    std::unique_ptr<int> up = std::make_unique<int>(100);
    up.reset();  // 리소스 즉시 해제
  

4.2. shared_ptr을 사용한 객체 공유 중 특정 소유자 해제

• 여러 shared_ptr이 같은 객체를 공유할 때, 일부 shared_ptr만 명시적으로 해제할 수 있습니다.

• cpp

    auto sp1 = std::make_shared<int>(10);
    auto sp2 = sp1;  // 참조 카운트: 2
  
    sp1.reset();  // sp1만 해제, 객체는 유지됨
  

4.3. weak_ptr을 사용한 캐싱

• weak_ptr을 캐싱에 활용하고 필요할 때만 객체를 생성하도록 할 수 있습니다.

• cpp

    std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(50);
    std::weak_ptr<int> cache = sp; // 캐싱
    
    sp.reset();  // 객체 삭제
    
    if (cache.expired()) {
        std::cout << "Cache expired, reload required!" << std::endl;
    }
  

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5. 요약

• std::unique_ptr::reset() : 객체를 즉시 삭제하고 nullptr로 설정합니다.
• std::shared_ptr::reset() : 참조 카운트를 감소시키고, 마지막 shared_ptr이 삭제될 때 객체를 해제합니다.
• std::weak_ptr::reset() : shared_ptr의 객체와의 연결을 해제하지만, 객체 소멸에는 영향을 주지 않습니다.

• 스마트 포인터를 사용할 때 reset()을 적절히 활용하면 메모리를 효과적으로 관리할 수 있습니다.
• 하지만, 과도한 reset() 사용은 불필요한 리소스 해제를 초래할 수 있으므로 주의해야 합니다.

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