본 글은
std::weak_ptr의 소개와 간단한 사용법을 중심으로 설명합니다.
std::weak_ptr클래스가 갖는 멤버 변수나 함수에 대한 자세한 내용은 시간이 되면 나중에 작성하겠습니다.
설명
std::weak_ptr란?
std::weak_ptr는 std::shared_ptr에 의해 관리되는 자원 객체를 공유하지만 소유하지 않는 (std::shared_ptr의 약점(순환 참조)를 보강해주는)스마트 포인터입니다. 자원 객체를 소유하지 않기 때문에 std::shared_ptr로 관리되는 자원 객체를 가리켜도 참조 개수에 영향을 미치지 않습니다(대신 약한 개수(weak count)에 영향을 미칩니다).
std::weak_ptr는 이름처럼 "약한" 포인터(자원 객체와의 관계가)이기 때문에 std::unique_ptr나 std::shared_ptr처럼 자체적으로 포인터로서의 역할을 수행할 수 없습니다.
또한 std::unique_ptr나 std::shared_ptr는 자신이 자원 객체를 관리하기 때문에 자원 객체가 살아있는지, 소멸했는지 알 수 있지만 std::weak_ptr는 자원 객체를 가리킬 뿐, 관리하지 않기 때문에 자신이 가리킨 자원 객체가 살아있는지 소멸했는지 알 수 없습니다. 하지만 std::weak_ptr는 std::shared_ptr와 같은 구조(자원 객체 + 제어 블록)이기 때문에 제어 블록을 통해 자원 객체가 살아있는지 소멸했는지 판단할 수 있습니다.
사용법
std::weak_ptr를 사용하기 위해선<memory>헤더를 포함해야 합니다.
생성자를 이용한 생성 및 초기화
std::waek_ptr는 위에서 언급했듯이 std::shared_ptr가 관리하는 자원 객체를 가리킵니다. 즉, 생성자, 복사 연산자, 복사 배정 연산자의 인자로 포인터 객체(std::shared_ptr, std::weak_ptr)를 넘겨주면 됩니다.
#include <iostream>
#include <memory>
class Person
{
private:
std::string m_name;
int m_age;
public:
Person(std::string name, int age) : m_name(name), m_age(age)
{
std::cout << "생성자 호출" << std::endl;
}
~Person()
{
std::cout << "소멸자 호출" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Person> sPtr = std::make_shared<Person>("whale", 10);
std::weak_ptr<Person> wPtr1(sPtr);
std::weak_ptr<Person> wPtr2 = wPtr1;
std::weak_ptr<Person> wPtr3;
wPtr3 = wPtr2;
std::cout << "sPtr 참조 개수: " << sPtr.use_count() << std::endl;
std::cout << "wPtr1 참조 개수: " << wPtr1.use_count() << std::endl;
std::cout << "wPtr2 참조 개수: " << wPtr2.use_count() << std::endl;
std::cout << "wPtr3 참조 개수: " << wPtr3.use_count() << std::endl;
}[출력 결과]
생성자 호출
sPtr 참조 개수: 1
wPtr1 참조 개수: 1
wPtr2 참조 개수: 1
wPtr3 참조 개수: 1
소멸자 호출std::weak_ptr는 std::shared_ptr와 동일한 멤버 함수인 use_count를 갖고 있습니다. std::weak_ptr는 약한 개수에 관여하기 때문에 약한 개수의 수를 반환할 것 같지만 std::shared_ptr와 동일하게 참조 개수를 반환합니다.
std::weak_ptr가 가리키는 자원 객체 사용하기
std::weak_ptr는 자원 객체를 가리킬 뿐, 역참조를 할 수 없습니다. 때문에 포인터 객체를 std::shared_ptr로 업그레이드해서 사용해야 합니다. 하지만 그 전에 반드시 현재 가리키고 있는 자원 객체가 소멸되었는지 확인해야 합니다.
이를 위한 멤버 함수 expired가 존재하지만 원자적으로 연산되지 않기 때문에 멀티 쓰레드 환경에서 잘못 사용할 경우 미정의 행동이 발생할 수 있습니다.
이런 문제를 해결할 수 있는 것이 lock 멤버 함수입니다 lock 멤버 함수는 원자적으로 연산되며 std::weak_ptr가 가리키는 자원 객체가 소멸했다면 아무 것도 가리키지 않는 std::shared_ptr를 반환하지만 존재한다면 std::weak_ptr와 동일한 자원 객체를 가리키는 std::shared_ptr를 반환합니다.
#include <iostream>
#include <memory>
class Person
{
private:
std::string m_name;
int m_age;
std::weak_ptr<Person> m_wPtrFirend;
public:
Person(std::string name, int age) : m_name(name), m_age(age)
{
std::cout << "생성자 호출" << std::endl;
}
~Person()
{
std::cout << "소멸자 호출" << std::endl;
}
void SetFirend(std::shared_ptr<Person>& sPtrFirend) { m_wPtrFirend = sPtrFirend; }
const std::string GetName() { return m_name; }
const int GetAge() { return m_age; }
const std::weak_ptr<Person>& GetFirend() { return m_wPtrFirend; }
void ResetFirend()
{
m_wPtrFirend.reset();
}
void AccessFirend()
{
auto sPtrFirend = m_wPtrFirend.lock();
if (sPtrFirend)
{
std::cout << "접근 성공, firend 정보 { " << sPtrFirend->GetName() << ", " << sPtrFirend->GetAge() << " }";
}
else
{
std::cout << "접근 실패(참조한 객체가 소멸됨)" << '\n';
}
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Person> sPtrWhale = std::make_shared<Person>("whale", 10);
std::shared_ptr<Person> sPtrPark18 = std::make_shared<Person>("park18", 20);
sPtrWhale->SetFirend(sPtrPark18);
sPtrPark18->SetFirend(sPtrWhale);
std::cout << "sPtrWhale 참조 개수: " << sPtrWhale.use_count() << '\n'
<< "sPtrPark18 참조 개수: " << sPtrPark18.use_count() << '\n';
std::cout << std::boolalpha << "sPtrWhale의 firend 만료: " << sPtrWhale->GetFirend().expired() << '\n'
<< "sPtrPark18의 firend 만료: " << sPtrPark18->GetFirend().expired() << '\n';
sPtrWhale->AccessFirend();
sPtrWhale.reset();
sPtrPark18->AccessFirend();
}[출력 결과]
생성자 호출
생성자 호출
sPtrWhale 참조 개수: 1
sPtrPark18 참조 개수: 1
sPtrWhale의 firend 만료: false
sPtrPark18의 firend 만료: false
접근 성공, firend 정보 { park18, 20 }소멸자 호출
접근 실패(참조한 객체가 소멸됨)
소멸자 호출참고
