[Effective C++] 대입연산자, 제대로 메모리 관리를 하고 있는가?

1. 대입연산자는 *this의 참조자를 반환하게 하자 (convention)

int x,y,z;
x = y = z = 15;

위와 같이 대입연산은 여러개가 사슬처럼 엮일 수 있다.

x = (y = (z = 15));

또 하나의 특성은, 우측 연관 연산이라는 점이다.

 

class Widget{
public:
	Widget& operator= (const Widget& rhs){
		//...
		return *this;
	}
}

이렇게 대입 연산이 사슬처럼 엮이려면 대입연산자는 좌변인자에 대한 참조자를 반환하도록 구현되어야 한다. (일종의 convention)

+=, -=, *= 등 모든 형태의 대입연산자에서도 Convention이 적용된다.

 

2. operator=에서 자기대입에 대한 처리가 빠지지 않도록 하자

class Widget;

Widget w;
...
w = w;

자기대입이란, 어떤 객체가 자기 자신에 대해 대입 연산자를 적용하는것

 

// ex1)
for(int i= 0; ...) for(int j= 0; ...)
a[i] = a[j];
// ex2)
*px = *py;

이러한 상황이 일어나지 않을것이라고 착각할 수 있는데, 위와 같은 상황으로 인해 자기대입연산이 일어날 수 있다.

 

자기대입으로 인해 발생하는 상황

여러 곳에서 하나의 객체를 참조하는 상태(중복참조)가 발생한다.

• 중복참조의 상황을 구현해야할경우, 기본클래스의 참조자나 포인터를 사용하자.

자기대입에 대해 안전하게 구현해보자.

class Resource {

};

class Widget {
private:
	Resource* pb; // 힙 할당한 리소스

public:
	void swap(Widget& rhs){}

public:
	// 안전하지 않은 operator=
	Widget& operator=(const Widget& rhs) {
		// 만약 this = rhs (자기대입)이라면
		// pb는 삭제된 자기 리소스를 복사하게 됨
		delete pb;
		pb = new Resource(*rhs.pb);
		return *this;
	}

	// 대책1 : 일치성검사
	Widget& operator=(const Widget& rhs) {

		// 객체가 같은지, 자기대입인지를 검사한다.
		if (this == &rhs) return *this;

		delete pb;
		pb = new Resource(*rhs.pb);
		return *this;
	}

	// 대책2 : 코드 문맥순서 변경
	Widget& operator=(const Widget& rhs) {

		// 원본포인터를 사본 포인터에 받아놓고, 사본포인터를 통해 원본데이터 삭제
		Resource* orig = pb;
		pb = new Resource(*rhs.pb);
		delete orig;

		return *this;
	}

	// 대책3 : 복사 후 맞바꾸기 (copy and swap)
	// 자기대입안전성 (+ 예외 안전성)
	Widget& operator=(const Widget& rhs) {

		Widget temp(rhs); // 객체 소멸자를 이용한 자원관리 방법
		swap(temp); // + 예외안전성 (자세한 부분은 자원관리파트에서 진행)
		return *this;
	}
};

안전하지 않은 operator=

만약 this = rhs (자기대입)이라면, pb는 삭제된 자기 리소스를 복사하게 된다.

 

대책1 :  일치성검사 operator=

객체가 같은지, 자기대입인지를 검사한다. 같을경우 복사과정없이 자기자신을 리턴한다.

 

대책2 : 코드 문맥순서 변경 operator=

원본포인터를 사본 포인터에 받아놓고, 사본포인터를 통해 원본데이터를 삭제한다.

 

대책3 : 복사 후 맞바꾸기 (copy and swap) operator=

자기대입안전성 뿐만아니라 swap함수에서의 예외 안전성까지 더해진다.

+ swap 함수 구현방법 (예외안전성에 대한 자세한 부분은 자원관리파트에서 진행)

 

3. 객체의 모든 부분을 빠짐없이 복사하자.

복사생성자와 대입연산자 선언을 하지 않을경우, 컴파일러가 자동으로 만들어냄.

-> 복사시 객체의 비트만 복사하기 때문에, 기본타입객체가 아닐경우 제대로 복사가 일어나지 않음.

 

클래스 상속 복사생성자,대입연산자 구현시 주의해야할 경우

class Customer {
private:
	int name;

public:
	Customer() : name(-1) {}
	virtual ~Customer() = default;

	Customer(const Customer& rhs) : name(rhs.name) {}
	Customer& operator=(const Customer& rhs) {
		name = rhs.name;
		return *this;
	}

	void SetName(const int _name) {
		name = _name;
	}
	const int GetName() const {
		return name;
	}
};

class PriorityCustomer : public Customer {
private:
	int priority;

public:
	PriorityCustomer() : priority(-1) {};
	virtual ~PriorityCustomer() = default;

	// 기본생성자의 데이터복사가 일어나지 않고있음.
	PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs) : priority(rhs.priority){}
	PriorityCustomer& operator=(const PriorityCustomer& rhs) {
		priority = rhs.priority;
		return *this;
	}
};

int main()
{
	PriorityCustomer a;
	a.SetName(5);
	PriorityCustomer b(a);
	cout << b.GetName() << endl; // 5가 나와야하지만 기본값 -1이 나옴
}

PriorityCustomer 복사생성자,복사대입연산자에서 기본생성자의 데이터(name) 복사가 일어나지 않고 있다.

컴파일시 name은 a와 같은 5가 나와야하지만, 기본값 -1이 나온다.

 

// 파생클래스 복사뿐만 아니라, 기본클래스까지 복사
PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs) : Customer(rhs), priority(rhs.priority) {}
PriorityCustomer& operator=(const PriorityCustomer& rhs) {
	Customer::operator=(rhs);
	priority = rhs.priority;
	return *this;
}

다음과 같이 파생클래스의 데이터를 복사할 뿐만 아니라, 기본클래스의 복사생성자,대입연산자를 호출하여 기본클래스의 데이터까지 복사해주어야한다.

 

복사대입연산자와 복사생성자에서의 공통된 부분 분리

복사대입연산자에서 복사생성자를 호출하거나, 복사생성자에서 복사대입연산자를 호출하지마라.

※ 생성자의 역할은 새로 만들어진 객체를 호출하는 것, 대입연산자는 '이미' 초기화가 끝난 객체에게 값을 대입하는것

• 복사대입연산자에서 복사생성자를 호출 : 복사대입연산자에서는 이미 만들어진 객체인데, 복사생성자를 호출한다는것은 이미 존재하는 객체를 '생성'하라는 꼴이다.
• 복사생성자에서 복사대입연산자를 호출 : 복사생성자에서 객체를 생성중에 있는데, 복사대입연산자를 호출한다는것은 아직 생성중인 객체에 값을 대입하는것이다.

해결책 : 제3의 함수에다 분리해놓고 양쪽에서 이것을 호출하여 사용

 

(1-3) 정리

• 대입연산자는 *this의 참조자를 반환하도록 만들어라
• operator= 구현시, 자기대입에 대해 제대로 처리하자. (1.원본객체와 복사대상객체의 주소비교, 2.문장의 순서를 적절히 조정, 3.copy and swap)
• 객체 복사 함수는 주어진 객체의 모든 데이터 멤버 및 모든 기본 클래스부분을 빠뜨리지 않고 복사해야한다. *상속대입연산자 작성시 주의*
• 클래스의 복사 함수를 구현할때, 한쪽을 이용해서 다른 쪽을 구현하려는 시도는 절대로 하지마라. (제 3의 함수에다 분리해놓고 양쪽에서 이것을 호출하여 사용)

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출처

effective c++ / 스콧 마이어스