C++에서 서브클래스에서 대체될 때 delete 연산자를 선택하는 방법

C++에서는 가장 파생된 클래스의 delete 연산자가 호출됩니다. 즉, 객체가 삭제될 때 객체의 실제 타입과 일치하는 delete 연산자가 사용됩니다. 이는 다음과 같은 이유 때문입니다.

• 가상 메서드는 객체의 실제 타입에 따라 동작해야 합니다.
• delete 연산자는 객체의 메모리를 해제하는 역할을 하기 때문에 객체의 실제 타입에 따라 올바른 메모리 영역을 해제해야 합니다.

예를 들어 다음과 같은 코드를 살펴보겠습니다.

class Base {
public:
  virtual void* operator delete(void*) = 0;
};

class Derived : public Base {
public:
  void* operator delete(void*) override {
    // 서브클래스의 메모리 해제 로직
  }
};

int main() {
  Base* obj = new Derived;
  delete obj; // Derived::operator delete가 호출됩니다.
}

이 코드에서 delete obj 문장은 Derived::operator delete를 호출합니다. 왜냐하면 obj 변수는 실제로 Derived 객체를 가리키기 때문입니다. 만약 Base::operator delete를 호출하고 싶다면 다음과 같이 형변환을 사용해야 합니다.

delete static_cast<Base*>(obj); // Base::operator delete가 호출됩니다.

하지만 이렇게 하는 것은 일반적으로 잘못된 것입니다. 왜냐하면 Base::operator delete는 Derived 객체의 메모리 영역을 올바르게 해제하지 못할 수 있기 때문입니다. 따라서 서브클래스에서 기본 클래스의 delete 연산자를 재정의하는 경우 반드시 서브클래스의 메모리 해제 로직을 구현해야 합니다.

다음은 delete 연산자를 재정의할 때 주의해야 할 몇 가지 사항입니다.

• 서브클래스의 delete 연산자는 기본 클래스의 delete 연산자를 호출해야 합니다. 이는 기본 클래스에 할당된 메모리 영역을 해제하기 위해 필요합니다.
• 서브클래스의 delete 연산자는 해당 서브클래스에서 할당된 모든 메모리 영역을 해제해야 합니다.
• 서브클래스의 delete 연산자는 예외를 발생해서는 안 됩니다. delete 연산자는 일반적으로 예외 안전한 방식으로 구현되어야 합니다.

추가 정보

예제 코드: 가상 delete 연산자

#include <iostream>

class Base {
public:
  virtual void* operator delete(void*) = 0;
};

class Derived : public Base {
private:
  int* data;

public:
  Derived() : data(new int) {}
  ~Derived() { delete data; }

  void* operator delete(void* ptr) override {
    delete static_cast<Derived*>(ptr)->data;
    delete ptr;
    return nullptr;
  }
};

int main() {
  Base* obj = new Derived;
  delete obj;
  return 0;
}

이 코드에서:

• Base 클래스는 가상 delete 연산자를 선언합니다.
• Derived 클래스는 Base 클래스에서 파생되고 가상 delete 연산자를 재정의합니다.
• Derived 클래스의 생성자는 int형 데이터를 위한 메모리를 할당합니다.
• Derived 클래스의 소멸자는 할당된 메모리를 해제합니다.
• Derived 클래스의 operator delete는 다음을 수행합니다.
  • Derived 객체의 data 멤버에 할당된 메모리를 해제합니다.
  • 객체 자체에 할당된 메모리를 해제합니다.
• main 함수는 Derived 객체를 생성하고 삭제합니다.

이전 예제에서 보여준 것처럼 가상 delete 연산자를 사용하면 서브클래스에서 기본 클래스의 delete 연산자를 재정의할 수 있습니다. 이 방법은 가장 일반적이고 유연한 방법이지만, 코드가 복잡해질 수 있다는 단점이 있습니다.

스마트 포인터 사용:

스마트 포인터는 객체의 메모리 관리를 자동으로 처리하는 템플릿 클래스입니다. 스마트 포인터를 사용하면 delete 연산자를 직접 호출할 필요가 없으므로 코드가 간결해집니다. 또한 메모리 누수를 방지하는 데 도움이 됩니다.

다음은 일반적인 스마트 포인터 클래스입니다.

• std::unique_ptr: 소유권을 단일 소유자에게 제공하는 스마트 포인터입니다. 포인터가 소멸되면 자동으로 해제됩니다.

예를 들어 다음과 같이 std::unique_ptr를 사용하여 객체를 생성하고 삭제할 수 있습니다.

#include <memory>

int main() {
  std::unique_ptr<Base> obj(new Derived);
  // obj 객체는 자동으로 해제됩니다.
  return 0;
}

RAII(Resource Acquisition Is Initialization) 사용:

RAII 패턴은 객체가 생성될 때 리소스를 자동으로 할당하고 소멸될 때 리소스를 자동으로 해제하는 프로그래밍 기법입니다. RAII를 사용하면 delete 연산자를 직접 호출할 필요가 없고, 메모리 누수를 방지하는 데 도움이 됩니다.

다음은 RAII를 사용하는 예제입니다.

class Resource {
public:
  Resource() {
    // 리소스 할당
  }

  ~Resource() {
    // 리소스 해제
  }
};

class MyObject {
private:
  Resource resource;

public:
  MyObject() : resource() {}
};

이 코드에서 MyObject 객체가 생성되면 Resource 객체도 함께 생성됩니다. MyObject 객체가 소멸되면 Resource 객체도 자동으로 소멸됩니다.

커스텀 할당자 사용:

커스텀 할당자는 객체를 할당하고 해제하는 방식을 정의하는 클래스입니다. 커스텀 할당자를 사용하면 delete 연산자를 직접 호출할 필요가 없고, 메모리 할당 및 해제에 대한 더 많은 제어를 제공합니다.

커스텀 할당자는 일반적으로 다음과 같은 기능을 제공합니다.

• 객체 할당 및 해제를 위한 메서드
• 메모리 할당 및 해제에 대한 통계 정보를 제공하는 메서드
• 사용자 정의 오류 처리 기능

메모리 누수 감지 도구 사용:

메모리 누수 감지 도구는 메모리 누수를 찾는 데 도움이 되는 프로그램입니다. 이러한 도구는 메모리 할당 및 해제 패턴을 추적하고 누수가 발생할 가능성이 있는 코드를 식별합니다.

일반적인 메모리 누수 감지 도구로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• Valgrind
• AddressSanitizer
• MemorySanitizer

결론