C++ 스마트 포인터 메모리는 shared_ptr가 없어져도 해제되지 않는다.

개요

C++ 스마트 포인터 shared_ptr의 참조 카운트가 0이 되어도 weak_ptr이 참조하고 있다면 메모리를 해제하지 않고 소멸자만 부른다.

 

스마트 포인터 간단 요약

 

스마트 포인터의 기본 원리는

make_shared시에, control block(스마트 포인터 관리용 오브젝트)와 object(실제 사용하는 오브젝트)가 생성된다.

이후 shared_ptr이 참조할 때마다 use_count가 늘어나고,

weak_ptr이 참조할 때 마다 weak_count가 늘어난다.

use_count가 0이 되면 object의 소멸자가 호출되고,

모든 count가 0이 되면 control block과 object의 메모리가 해제된다.

 

메모리 해제 시점

상식적으로 use_count가 0이 될 때, object의 메모리를 해제해야 하는 것 아닌가?

하지만 그렇지 않다. 실험을 해보자.

#include <memory>
#include <iostream>
#include <string>

class A{
public:
    int number;
};

int main(int argc, const char * argv[])
{
    A* ptr_a = nullptr;
    // std::weak_ptr<A> weak_ptr_a;
    
    {
        std::shared_ptr<A> shared_ptr_a = std::make_shared<A>();
        shared_ptr_a->number = 500;
        ptr_a = shared_ptr_a.get();
        // weak_ptr_a = shared_ptr_a;
    }
    
    // 주석을 설정하면 My number is 0
    // 주석을 해제하면 My number is 500
    std::cout << "My number is " << ptr_a->number << std::endl;
    
    return 0;
}

이렇게 weak_ptr 유무에 따라서 결과가 달라지는 것을 볼 수있다.

 

주석 설정시 vs memory debug

 

주석 해제시 memory debug

 

위와 같이 visual studio memory debugging에서도 메모리 사용 여부가 잡힌다.

 

코드 검증

make_shared 단

make_shared시에 생성되는 객체

실제로 make_shared시에 생성되는 _Ref_count_obj2에는 _Ty를 포인터가 아닌 멤버 변수로 바로 만들고 있어서 따로 해제할 수 있는 방법이 없다.

 

use count 감소 처리단

use count가 줄어 들 경우 호출되는 함수

위 함수에서 호출되는 함수

위 함수에서 호출되는 함수

위 코드를 근거로 use count가 0이되어도 _Obj.~_Ty() 즉 소멸자 호출만 일어나고 메모리 해제는 따로 일어나지 않는 것을 알 수 있다.

 

weak count 감소 처리단

weak count 감소시에 호출되는 함수

 

위 함수에서 호출되는 함수

weak count가 0이 될 경우 컨트롤 블록이 delete 되며 멤버 변수로 생성되어 있는 object도 같이 해제되는 모습이다.

 

왜 그럴까?

왜 저렇게 설계하였는지 명확한 이유는 찾기 힘들지만, Windows/MacOS에서는 그렇게 작동하는 것을 확인하였으며 control block과 object를 같은 메모리 위치에 할당하고 두 객체를 항상 동시에 생성 및 해제시키려고 그렇게 만든 것으로 추정된다.