[C++] Resource Move

chooha·2025년 10월 19일

C++

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📚 C++ 매개변수 전달과 복사 최적화

🔸 Pass by Value vs Pass by Pointer vs Pass by Reference

세 가지 전달 방식의 특징

Pass by Value : 값을 복사해서 전달함. 원본 데이터는 변경되지 않음
Pass by Pointer : 메모리 주소를 전달함. 포인터 연산이 가능하고, nullptr 체크가 필요함
Pass by Reference : 참조를 통해 전달함. 포인터처럼 동작하지만 더 안전하고 편리함

성능 비교

Pointer와 Reference는 어셈블리 수준에서 동일하게 동작함
큰 객체를 전달할 때는 복사 비용이 큰 Pass by Value보다 Reference나 Pointer를 사용하는 것이 효율적임
포인터가 꼭 필요한 상황(nullptr 체크, 포인터 연산 등)이 아니라면 Reference를 사용하는 것이 더 안전하고 편리함

🔸 L-value와 R-value

L-value (Left value)

메모리 상에 위치가 있어서 여러 번 참조할 수 있는 값
변수명으로 식별 가능한 객체
주소 연산자(&)를 사용할 수 있음
예시: int x = 10;에서 x는 L-value

R-value (Right value)

임시로 생성되어 표현식이 끝나면 사라지는 값
메모리 주소를 가질 수 없음
대입 연산자의 오른쪽에만 올 수 있음
예시: int x = 10;에서 10은 R-value, x + 5도 R-value

🔸 L-value Reference vs R-value Reference

L-value Reference (&)

L-value를 참조하기 위한 방식
기존 변수를 참조할 때 사용
선언: string& ref = str;

R-value Reference (&&)

R-value를 참조하기 위한 방식 (C++11부터 도입)
임시 객체나 이동 가능한 객체를 받을 때 사용
Move semantics를 구현하기 위해 사용됨
주로 함수 매개변수로 활용: void func(string&& s)

Move Semantics란?

객체의 자원(메모리 등)을 복사하지 않고 이동시키는 최적화 기법

불필요한 복사를 줄여 성능을 향상시킴

R-value reference를 통해 구현됨

🔸 예제 코드: 매개변수 전달 방식

void StoreByValue(string s)
{ 
	string b = s;
}
void StoreByLRef(string& s)
{ 
	string b = s; 
}
void StoreByRRef(string&& s)
{ 
	//string b = s;
    string b = std::move(s);
}
int main()
{
	string a = "abc";
	StoreByValue(a);
	StoreByLRef(a);
	StoreByRRef("abc");
    
	return 0;
}

🔸 std::move를 통한 복사 최적화

std::move의 역할

L-value를 R-value로 캐스팅하여 move semantics를 활용할 수 있게 해줌
불필요한 복사를 제거하고 이동으로 대체하여 성능을 향상시킴
객체의 소유권을 이전할 때 사용함

예제 코드: std::move 활용

class Cat
{
	public:
		void SetName(string name)
		{ 
        	mName = std::move(name);
        }
	private:
		string mName;
};

int main()
{
	Cat kitty;
	string s = "kitty";
	kitty.SetName(s); // 1 copy
	kitty.SetName("nabi"); // 0 copy
}

복사 횟수 분석

kitty.SetName(s) : L-value 전달 → 매개변수로 1 copy, std::move로 이동 → 총 1 copy
kitty.SetName("nabi") : R-value 전달 → 매개변수로 이동, std::move로 이동 → 총 0 copy

🔸 RVO (Return Value Optimization)

RVO란?

컴파일러가 함수의 반환 과정에서 발생하는 불필요한 복사를 제거하는 최적화 기법
C++17부터는 특정 조건에서 RVO가 의무화됨 (guaranteed copy elision)
반환 값을 임시 객체로 만들지 않고 직접 목적지에 생성함

예제 코드: RVO 적용

string getString()
{
	string s = "hello";
	return s;
}

int main()
{
	string a = getString();
	return 0;
}

동작 방식

반환할 때 1 copy가 이루어질 것 같지만, RVO의 개입으로 s는 만들어지지 않고 바로 a에 hello가 저장되어 0 copy가 가능함

RVO가 개입되지 않는 경우

string getString(string s)
{
	if(조건)
	{
		s = "hello";
	}
	return s;
}

s에 바로 hello를 대입해도 되는지 모르는 상황이므로 RVO 개입이 불가능함
그래도 0 copy로 이루어지는데, 이는 move constructor 덕분임 (이건 나중에 정리)

NRVO (Named RVO)

이름이 있는 지역 변수를 반환할 때의 최적화

컴파일러가 보장하지 않으며, 조건에 따라 적용 여부가 달라짐

여러 반환 경로가 있거나 조건부 반환이 있으면 적용되지 않을 수 있음

🔸 사용 가이드라인

매개변수 전달 방식 선택
1. Pass by Value

작은 타입(int, char 등)을 전달할 때
복사본이 필요할 때

Pass by Const Reference (const T&)
- 큰 객체를 읽기 전용으로 전달할 때
- 가장 일반적으로 권장되는 방식
Pass by Reference (T&)
- 함수 내에서 원본을 수정해야 할 때
Pass by R-value Reference (T&&)
- Move semantics를 활용할 때
- 임시 객체를 효율적으로 처리할 때
- Perfect forwarding을 구현할 때
Pass by Pointer (T*)
- nullptr 가능성이 있을 때
- 포인터 연산이 필요할 때
- C 라이브러리와 호환이 필요할 때