스마트 포인터(Smart Pointer) - C++/C#/CS 기초

스마트 포인터(Smart Pointer)

📌 개념 정리

• 스마트 포인터: 포인터처럼 동작하지만, 객체의 소멸 시 자동으로 메모리 해제
• C++11 이후 도입된 자동 메모리 관리 도구
• C++11 이후 표준 제공: unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr
• 핵심 아이디어: 참조 카운트, 소유권 개념을 이용하여 delete를 자동화

📌 학습 목표

• C++에서 스마트포인터의 필요성과 원리 이해
• unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr의 차이 학습
• 메모리 누수 방지와 RAII와의 관계 이해

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📝 개념 정리

• 스마트 포인터: 포인터처럼 동작하지만, 객체의 소멸 시 자동으로 메모리 해제
• C++11 이후 표준 제공: unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr
• 핵심 아이디어: 참조 카운트, 소유권 개념을 이용하여 delete를 자동화

1. unique_ptr

• 단일 소유권 → 복사 불가, 이동만 가능
• 가장 가볍고 안전

2. shared_ptr

• 참조 카운팅 기반
• 여러 개의 포인터가 하나의 자원 공유 가능
• 참조 카운트가 0이 되면 자동 해제

3. weak_ptr

• shared_ptr의 순환 참조 문제를 해결하기 위해 사용
• 참조 카운트를 증가시키지 않음

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💻 예제 코드

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

void UniquePtrDemo() {
    unique_ptr<int> p1 = make_unique<int>(42);
    // unique_ptr<int> p2 = p1; // ❌ 복사 불가
    unique_ptr<int> p3 = move(p1); // ✅ 이동
}

void SharedPtrDemo() {
    shared_ptr<int> sp1 = make_shared<int>(100);
    shared_ptr<int> sp2 = sp1; // 참조 카운트 증가
    cout << "use_count: " << sp1.use_count() << endl; // 2
}

void WeakPtrDemo() {
    shared_ptr<int> sp = make_shared<int>(200);
    weak_ptr<int> wp = sp; // 순환 참조 방지
    if (auto locked = wp.lock()) {
        cout << *locked << endl;
    }
}

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🎯 연습 문제

1. unique_ptr로 동적 배열을 관리하는 예제를 작성하세요.
2. shared_ptr 순환 참조 문제를 코드로 시뮬레이션하고, weak_ptr로 해결해보세요.
3. unique_ptr과 shared_ptr의 성능 차이를 비교해보세요.

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🔎 심화 학습

• shared_ptr의 제어 블록 구조
• enable_shared_from_this 사용법
• scoped_ptr(Boost)와 표준 스마트 포인터 비교

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🪞 회고

• 왜 여전히 raw pointer가 필요한 경우가 있을까?
• 스마트 포인터 사용 시 주의해야 할 점은 무엇일까?

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🔗 관련 페이지

• C++ 메모리 관리
• RAII