C++ Constructors and destructors.

C++ Constructors and destructors.

1.Introduction.

보통 어떠한 객체의 내부적 성질, 상태 등에 관련된 변수들은 모두 private 범주에 두고, 그 객체가 외부에 하는 행동들은 함수로써 구현하여 public 에 두면 된다고 한다. 

new 와 malloc 모두 동적으로 할당하지만 '무언가' 다르다고 했는데, new 의 경우 객체를 동적으로 생성하면서와 동시에 자동으로 생성자도 호출해준다.

2.C++ destructors

명확히 delete 를 지정하지 않는 한 자동으로 delete 가 되는 경우는 없다. 즉 동적으로 할당했던 X는 영원히 메모리 공간 속에서 둥둥 떠다닌다는 말.

사실 몇 바이트 정도 밖에 되지 않을 것이지만 X들이 쌓이고 쌓이게 되면 메모리 누수 (Memory Leak) 이라는 문제점이 발생하게 된다.

그렇다면, 만일 main 함수 끝에서 X가 delete 될 때, 즉 우리가 생성했던 객체가 소멸 될 때 자동으로 호출되는 함수 - 마치 객체가 생성될 때 자동으로 호출 되던 생성자 처럼 소멸 될 때 자동으로 호출되는 함수가 있다면 엄청 편리할 것이다. 

C++ 에서는 이 기능을 지원하고 있다. 바로 '소멸자(Destructor)' . 

생성자가 클래스 이름과 똑같이 생겼다면 소멸자는 그 앞에 ~ 만 붙여주시면 된다.

EX)"~(클래스의 이름)''

만약  X클래스의 소멸자가 있다고 가정하면, ~Marine(); 생성자와 한 가지 다른 점은, 소멸자는 인자를 아무것도 가지지 않는다는 것이다. 

소멸하는 객체에 인자를 넘겨서 딱히 의미는 없다. 즉 소멸자는 오버로딩도 되지 않는다.

X가 NULL 이 아닐 경우에 (즉 동적으로 할당이 되었을 경우에) 만 delete 로 X을 삭제한다. 

참고로 X자체가 char 의 배열로 동적할당 하기 때문에 delete 역시 delete [] X, 즉 [] 를 꼭 써주어야만 한다. 

객체가 소멸될 때 소멸자가 호출된다고 말했는데, 즉 소멸자 호출 메세지가 뜬다.. 

즉 '객체가 파괴될 때 호출되는 소멸자' 를 확실하게 확인 가능하다. 

강조하지만, 소멸자의 역할은 중요하다. 객체가 다른 부분에 영향을 끼치지 않도록 소멸되는 일은 매우 중요한 일이다. 

소멸자가 하는 가장 흔한 역할은 객체가 동적으로 할당받은 메모리를 해제하는 일이라고 볼 수 있다. 또한 쓰레드 사이에서 lock 된 것을 푸는 역할이라던지 등의 역할을 수행하게 된다. 

참고로 따로 생성자를 정의하지 않더라도 디폴트 생성자가 있던 것처럼, 소멸자도 디폴트 소멸자(Default Destructor) 가 있다. 

물론, 아무런 역할은 하지 않기에 만일 소멸자가 필요 없는 클래스라면 굳이 소멸자를 따로 써줄 필요는 없다.

3.C++ copy constructor

동일한 사과를 만들어 내는 방법은 각각의 사과를 각각 생성자로 생성 할 수도 있지만, 1 개만 생성해 놓고, 그 한 개를 가지고 나머지 사과들은 '복사 생성' 할 수도 있다. 

복사 생성자 (copy constructor) 정의부터 살펴본다.

Apple(const Apple & fruit);  <== 복사 생성자의 표준적인 정의다.

즉, 복사 생성자는 어떤 클래스 Q 가 있다면,Q (const Q & i);라고 정의된다. 

즉, 다른 Q 의 객체 i를 상수 레퍼런스로 받는 다는 뜻이다. 여기서 i가 const 이기 때문에 복사 생성자 내부에서 i의 데이터를 변경할 수 없고, 

무조건 새롭게 초기화 되는 인스턴스 변수들에게 '복사' 만 할 수 있게 된다.

왜냐하면,const 레퍼런스로 인자를 받았기 때문이다. 

포인터에서 const 의 용법이랑 하는 동작이 동일하다.. 

한 가지 중요한 점은 함수 내부에서 받은 인자의 값을 변화시키는 일이 없다면 꼭 const 를 붙이는 것이 낫다. 

복사 생성자의 경우도, 인자로 받은 fruit의 값을 변경할 일이 없기 때문에 처음부터 const 인자로 받은 것이다. 

이런 조치를 취하면 후에 발생 할 수 있는 실수를 효과적으로 막을 수 있다. 

Ex) fruit.coord_x = coord_x.

인자로 받는 변수의 내용을 함수 내부에서 바꾸지 않는다면 앞에 const 를 붙여 주는 것이 좋다. 

복사 생성자를 실제로 어떻게 이용하는지 살펴보도록 한다.

Ex)

Apple fruit1(3, 3);
Apple fruit2 (fruit1);

fruit1 은 int x, int y 를 인자로 가지는 생성자가 오버로딩 되고, fruit2 의 경우 인자로 fruit1 을 넘겼으므로 복사 생성자가 호출된 것을 알 수 있다. Apple fruit3 = fruit2; 이 코드 역시 복사 생성자가 호출된다. C++ 컴파일러는 위 문장을 아래와 동일하게 해석. Apple fruit3 (fruit2); 만일 그냥 Apple fruit3 = fruit2;를 하면 그냥 대입 연산이지만, 생성 시에 대입하는 연산, 즉 위에 같이 Apple fruit3 = fruit2; 한다면, 복사 생성자가 호출되게 되는 것이다. 이런식으로 Apple fruit3 = fruit2; 를 해석함으로써 아주 깔끔하다. 

한 가지 더 보자면, Apple fruit3 = fruit2;================Q와 Apple fruit3; fruit3 = fruit2; ====================W는 다른 문장.

왜냐하면 Q는 말 그대로 복사 생성자가 1 번 호출되는 것이고, W은 그냥 생성자가 1 번 호출되고, fruit3 = fruit2; 라는 명령이 실행되는 것이다. 다시 말하자면, 복사 생성자는 '생성' 시에 호출된다는 것만 알면 된다. 사실 디폴트 생성자와 디폴트 소멸자 처럼, C++ 컴파일러는 이미 디폴트 복사 생성자(Default copy constructor) 를 지원해 주고 있다. 복사 생성자를 한 번 지운 다음 실행해도, 이전과 동일한 결과가 나타남을 알 수 있다. 디폴트 복사 생성자의 경우 기존의 디폴트 생성자와 소멸자가 하는 일이 아무 것도 없었던 것과는 달리 실제로 '복사' 를 해준다. 간단한 클래스의 경우 귀찮게 복사생성자를 써주지 않고도 디폴트 복사 생성자만 이용해서 복사 생성을 쉽게 처리할 수 있다.

4.C++ Limitations of the default copy constructor

Apple::Apple(const Apple & fruit)
{
	price = fruit.price;

	origin = fruit.origin;

	coord_Q = fruit.coord_Q;

	coord_W = fruit.coord_W;

	color = fruit.color;

  name = fruit.name;
}

그 다음 복사 생성자를 호출한 뒤에 fruit1 과 fruit2 상태를 살펴보자. 당연히 price, origin, ... 그리고 name 까지 모두 같은 값을 갖게 된다. 여기서 name 이 같은 값 - 즉 두 개의 포인터가 같은 값을 가진 다는 것은

같은 주소 값을 가리킨다는 말이 된다. 즉, fruit1 의 name 이 동적으로 할당받아서 가리키고 있던 메모리 ("apple" 이라는 문자열이 저장된 메모리) 를 fruit2 의 name 도 같이 가리키게 되는 것이다. 물론 이 상태에서는 별 문제가 안 되고, 같은 메모리를 두 개의 서로 다른 포인터가 가리켜도 되기 때문이다. 진짜 문제는 소멸자에서 일어난다. main 함수가 종료되기 직전에 생성되었던 객체들은 파괴되면서 소멸자를 호출하게 되죠. 만일 fruit1 이 파괴된다고 가정하자.

Apple::~Apple()
{
	if(name)
		delete [] name;
}

fruit2 에서 일단 name 은 NULL 이 아니므로 delete [] name 이 수행되고, 이미 해제된 메모리에 접근해서 다시 해제하려고 하였기 때문에.

cf)접근 자체가 오류. 런타임 오류가 발생하게 된다. 해결방안은 간단하다. 복사 생성자에서 name 을 그대로 복사하지 말고 따로 다른 메모리에 동적 할당을 해서 그 내용만 복사하면 된다. 메모리를 새로 할당해서 내용을 복사하는 것을 깊은 복사(deep copy) 라고 부르며 단순히 대입만 해주는 것을 얕은 복사(shallow copy) 라고 부른다. 컴파일러가 생성하는 디폴트 복사 생성자의 경우 얕은 복사 밖에 할 수 없으므로 깊은 복사가 필요한 경우에는 사용자가 직접 복사 생성자를 만들어야 한다. 즉 복사 생성자에서 price, origin 같은 변수 들은 얕은 복사를 하지만, name 의 경우 따로 메모리를 할당해서 그 내용만 복사하는 깊은 복사를 수행하게 되는 것이다. 그러면 소멸자에서도 메모리 해제시 각기 다른 메모리를 해제하는 것이기 때문에 전혀 문제가 발생하지 않는다.