220914 C++ #5

김혜진·2022년 9월 14일

cpp delete new 객체 동적메모리 배열 오버로딩 클래스 포인터

C++

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C++ #5

new/delete 연산자와 동적 메모리

동적 메모리의 필요성

동적 메모리는 실행 시간에 할당되어 사용되는 메모리 블록을 말한다.
동적 메모리의 반댓말은 정적 메모리이다.
동적 메모리는 프로그램 작성 시 얼마만큼의 메모리가 필요한지 알지 못하는 경우에 사용된다.
동적 메모리 영역을 우리는 힙(heap) 영역이라고 한다.
C++에서는 동적 메모리 생성 시 new를, 소멸 시 delete 연산자를 사용

new 연산자

C++에서는 힙 메모리에 동적 메모리를 할당할 때 new 연산자를 사용
자신이 할당하는 객체의 데이터형을 알고 있다.
그 데이터형의 포인터를 반환한다.

pBuffer = new int[nLength];

객체가 넘어온다 = 주소값을 리턴한다!
힙 메모리에서 스택 메모리로 주소값을 넘겨준다.

int ar[100]; // 스택 메모리, 정적
new int[]; // 힙 메모리, 동적

delete 연산자

new 연산자는 delete 연산자와 짝을 이룬다.
new 연산자로 힙 영역에 동적으로 할당한 메모리를 해제시킨다.
해제된 메모리 블록을 힙 영역에 다시 되돌려준다.

delete pBuffer;

힙 영역에 할당한 메모리 블록이 배열의 형태로 할당되어 있는 경우

delete[] pBuffer;

힙 영역에 객체 생성

new 연산자를 통해 클래스 타입의 메모리를 생성 후 선언한 객체 포인터 변수에 생성 메모리 주소값을 넘겨준다.

MousePoint *pt;
pt = new MousePoint(10,20);

void main()
{
	MousePoint *pt = new MousePoint(10, 20);
	cout << pt->getX() << endl;
	cout << pt->getY() << endl;
	delete pt;
}

간접참조 ->는 C++에서만 쓴다. 다른 언어에서는 pt.getX()와 같은 직접참조 형식으로 사용한다.

객체 포인터 배열

여러 개의 객체를 관리하는 방법으로 배열을 선언하여 사용할 수 있는데, 이를 '객체 포인터 배열'이라고 한다.

MousePoint *pArr[3];

각 기억 공간에 다음과 같이 객체를 생성하여 주소값을 넘겨줄 수 있다.

pArr[0] = new MousePoint(10,20);
pArr[1] = new MousePoint(100,200);
pArr[2] = new MousePoint(1000,2000);

new 연산자로 생성되는 모든 것들은 객체!

void main()
{
	//MousePoint* pt1 = new MousePoint(10, 20);
	//MousePoint* pt2 = new MousePoint(100, 200);
	//MousePoint* pt3 = new MousePoint(1000, 2000);

	MousePoint* pt[3];
	
	pt[0] = new MousePoint(10, 20);
	pt[1] = new MousePoint(100, 200);
	pt[2] = new MousePoint(1000, 2000);


	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		cout << pt[i]->getX() << endl;
		cout << pt[i]->getY() << endl;
	}

	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		delete pt[i];
	}
}

힙 메모리가 배열로 할당이 됐을 때는 delete에 배열표시를 붙여줘야 하고, delete[] pt (배열이 오른쪽에서 할당)

pBuffer = new int[num];

힙 메모리 자체가 배열이 아닐 때는 배열 표시가 붙지 않고 배열의 요소를 써야한다. delete pt[i] (왼쪽에서 할당받는 배열)

pt[0] = new MousePoint(10, 20);

포인터 멤버변수를 갖는 클래스

클래스 내의 동적 메모리 할당

새로운 클래스를 생성한다. 클래스 이름은 String이고 객체 생성 시 전달인자로 문자와 문자의 크기를 갖는다.

자바, C#
String str = "Hello";

C, C++
char str[] = "Hello";
char* pStr = str;

자바와 C# 등에서는 Stirng이라는 타입(클래스)가 있지만, C와 C++에는 없어서 char를 사용한다.

#include<iostream>

using namespace std;

class String
{
private:
	char* pBuffer;
	int nLength;

public:
	String(char ch, int size);
	~String();
};

String::String(char ch, int nSize)
{
	nLength = nSize;
	pBuffer = new char[nLength + 1]; // 문자열은 끝에 \0 (null) 값이 붙으므로 + 1
	memset(pBuffer, ch, nLength); // pBuffer에 ch를 nLength만큼 채우겠다.
	pBuffer[nLength] = '\0';
	cout << "pBuffer : " << pBuffer << endl;
	cout << "nLength : " << nLength << endl;
}

String::~String()
{
	delete pBuffer; // new로 동적 호출했으니 delete로 되돌린다.
}

void main()
{
	String str('A', 3);
}

void* memset(void* ptr, int value, size_t num);
첫번째 인자 void* ptr : 세팅하고자 하는 메모리의 시작 주소
두번째 인자 value : 메모리에 세팅하고자 하는 값
세번째 인자 size_t : 길이

여기서 str2 = str1 하면 오류는 나지만 실행은 된다.

void main()
{
	String str1('A', 3);
	String str2('B', 5);
	str2 = str1; //
}

스택 메모리에 의해 객체 str2가 먼저 삭제가 되고, str1이 삭제가 되는데 str2의 pBuffer가 삭제될 때, str2의 주소값이 str1의 주소값으로 대입되어 있기 때문에 str1의 주소값이 삭제가 된다.
따라서 이후 str1의 pBuffer가 삭제될 때 가리키고 있는 pBuffer는 존재하지 않아 오류가 나는 것이다.
⇒ delete 시도할 때 문제가 생김.

<대입 이전>

<대입 이후>

메모리 누수 문제가 발생한다.

객체끼리의 대입 및 문제점

문제는 str2 = str1 구문에 있다. 객체끼리의 대입은 멤버 대 멤버의 복사가 일어난다.

str2.nLength = str1.nLength;
str2.pBuffer = str1.pBuffer;

nLength 멤버 변수끼리의 대입은 문제 없다.
pBuffer 멤버 변수는 포인터이기 때문에 문제가 발생한다.

같은 주소값을 갖는 것은 문제가 되지 않는다!! 문제는 객체가 소멸할 때이다.
str2 객체가 먼저 소멸할 것인데, 소멸 시 소멸자를 호출하게 되면, str2의 pBuffer 멤버변수가 가리키고 있는 힙 영역을 delete 하게 된다.
문제는 str2가 소멸 시 삭제한 메모리를 str1도 가리키고 있으므로 str1 객체 소멸 시 pBuffer가 가리키는 메모리 영역을 다시 delete 하려는 시도를 함으로써 치명적인 에러를 유발하는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 '대입 연산자 오버로딩(Assignment Operator Overloading)'이라는 방법을 사용한다.

대입 연산자 오버로딩

연산자 오버로딩이란

함수명이 같고, 전달인자의 타입이나 개수가 다른 함수 여러 개를 만들어 사용하는 방법을 오버로딩이라고 한다.
마찬가지로 연산자 또한 기호가 같은 연산자를 여러가지 기능을 가질 수 있도록 정의할 수 있는데 이것을 '연산자 오버로딩'이라고 한다.

대입 연산자 오버로딩 멤버함수 작성

기존에 있는 것을 delete 하고, 새로운 메모리를 생성해서 새로운 주소값을 받아온다!

	void operator=(String& str1) // 대입 연산자 오버로딩 멤버함수
	{
		delete this->pBuffer;
		this->nLength = str1.nLength;
		this->pBuffer = new char[this->nLength + 1]; // 새로운 메모리를 할당해서 그 주소값을 pBuffer에 넘겨줌
		strcpy(this->pBuffer, str1.pBuffer);
	}

예제

#include<iostream>
#include<string.h>

using namespace std;

class String
{
private:
	char* pBuffer;
	int nLength;

public:
	String(char ch, int size);
	~String();
	void operator=(String& str1); // 대입 연산자 오버로딩 멤버함수
	void SetData();
};

String::String(char ch, int nSize)
{
	nLength = nSize;
	pBuffer = new char[nLength + 1]; // 문자열은 끝에 \0 (null) 값이 붙으므로 + 1
	memset(pBuffer, ch, nLength); // pBuffer에 ch를 nLength만큼 채우겠다.
	pBuffer[nLength] = '\0';
	cout << "pBuffer : " << pBuffer << endl;
	cout << "nLength : " << nLength << endl;
}

String::~String()
{
	delete pBuffer; // new로 동적 호출했으니 delete로 되돌린다.
}

void String::operator=(String& str1) // 대입 연산자 오버로딩 멤버함수
{
	delete this->pBuffer;
	//this->nLength = str1.nLength;
	this->pBuffer = new char[this->nLength + 1]; // 새로운 메모리를 할당해서 그 주소값을 pBuffer에 넘겨줌
	strcpy_s(this->pBuffer, this->nLength + 1, str1.pBuffer);
}
void String::SetData()
{
	cout << "pBuffer : " << this->pBuffer << endl;
	cout << "nLength : " << this->nLength << endl;
}

void main()
{
	String str1('A', 3);
	String str2('B', 5);
	//str2 = str1; // 에러

	cout << "대입 전" << endl;
	str2.SetData();

	str2.operator=(str1); // 대입 연산자 오버로딩
	// str2 = str1과 같은 문장

	cout << "대입 후" << endl;
	str2.SetData();
}