C++23 std::observer_ptr: 소유권 없는 안전한 포인터 래퍼(pointer wrapper)

C++23 std::observer_ptr: 소유권 없는 안전한 포인터 래퍼(pointer wrapper)

• C++에서는 일반적인 생 포인터 (raw pointer, T*) 사용이 위험할 수 있습니다.

  • 생 포인터(raw pointer)을 잘 모르시면 다음글을 참조하세요. https://j2doll.tistory.com/1268

• 소유권을 명확하게 표현하지 않으면 메모리 해제 문제, 죽은 포인터(Dangling Pointer) 접근, 이중 해제(Double Delete) 등의 심각한 버그를 유발할 수 있기 때문입니다.

• 이러한 문제를 해결하기 위해 std::unique_ptr과 std::shared_ptr 같은 스마트 포인터가 도입되었지만, 경우에 따라 객체의 소유권을 가지지 않고 단순히 관찰만 하는 포인터가 필요할 때가 있습니다.

• 예를 들어, 다음과 같은 경우입니다:

  • 특정 객체를 직접 할당/해제하지 않으면서 단순 참조할 때
  • unique_ptr이나 shared_ptr의 내부 객체를 소유권 없이 읽기 또는 임시 접근할 때
  • 포인터가 소유권을 가지지 않는다는 의미를 코드에 명확히 드러내고 싶을 때

• 이러한 필요를 해결하기 위해 C++23에서는 **std::observer_ptr**이 도입되었습니다.

• 이제 T* 대신 std::observer_ptr<T>를 사용하면 더 명확하고 안전한 코드를 작성할 수 있습니다.

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1. std::observer_ptr

• std::observer_ptr<T>는 소유권을 가지지 않고 객체를 참조하는 포인터입니다.
• 쉽게 말해 **"T*를 감싸면서 의미를 명확하게 만드는 래퍼"**입니다.

1.1. 특징

• 소유권 없음 → std::unique_ptr과 달리 객체를 해제하지 않음
• nullptr 상태 허용 → NULL 포인터로 초기화 가능
• 안전한 인터페이스 → T* 대신 사용하면 코드 가독성이 향상됨
• 포인터 연산 지원 → ->, * 연산을 통해 원본 객체 접근 가능

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2. std::observer_ptr 사용법

2.1. 주요 인터페이스

• cpp

    namespace std {
    template <class T>
    class observer_ptr {
       public:
           // 생성자
           constexpr observer_ptr() noexcept;
           constexpr observer_ptr(nullptr_t) noexcept;
           constexpr explicit observer_ptr(T* p) noexcept;
           
           // 포인터 관리
           constexpr void reset(T* p = nullptr) noexcept;
           constexpr T* release() noexcept;
           
           // 접근
           constexpr T* get() const noexcept;
           constexpr T& operator*() const;
           constexpr T* operator->() const noexcept;
           
           // bool 변환
           constexpr explicit operator bool() const noexcept;
       };
    }
  

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3. 예제

• cpp

    #include <iostream>
    #include <memory>
    #include <observer_ptr>  // C++23부터 <memory>에 포함됨 (일부 구현에서는 <observer_ptr> 헤더 별도 필요)
    
    struct Foo {
        void hello() { std::cout << "Hello from Foo\n"; }
    };
    
    int main() {
        Foo f;
        std::observer_ptr<Foo> optr(&f); // 소유권 없이 f를 참조
    
        if (optr) {
            optr->hello();  // observer_ptr을 통해 Foo의 멤버 함수 호출
        }
    
        optr.reset(); // nullptr로 설정
    }
  

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4. std::observer_ptr를 사용해야 할까?

• std::observer_ptr<T>는 스마트 포인터(unique_ptr, shared_ptr)의 대체재가 아닙니다.

• 대신, 소유권이 필요하지 않은 경우에만 생 포인터(T*) 대신 사용하여 코드의 의미를 더욱 명확하게 만들 수 있습니다.

4.1. 언제 사용해야 할까?

• ✅ 객체의 소유권을 가지지 않고 참조만 할 때
• ✅ 스마트 포인터 내부 객체를 읽거나 접근할 때
• ✅ 코드에서 "나는 이 객체를 소유하지 않는다"는 의미를 강조할 때

4.2. 언제 사용하지 말아야 할까?

• 🚫 동적 할당된 객체를 직접 관리할 때 → unique_ptr이나 shared_ptr 사용
• 🚫 객체 수명이 observer_ptr보다 짧을 가능성이 있을 때 → Dangling Pointer 방지 필요

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5. 요약

• C++23의 std::observer_ptr은 생 포인터(raw pointer)보다 안전하고 의미가 명확한 대안 입니다.

• 소유권이 필요 없는 경우 std::observer_ptr<T>를 사용하면 더 안전하고 유지보수하기 쉬운 코드를 작성할 수 있습니다.

• 따라서, 생 포인터를 사용해야 하는 경우라면 std::observer_ptr을 고려해 보는 것이 좋습니다. 🚀

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