C/C++ 코드 분석을 하면서 필요한 부분들을 공부해보고자 한다.
원문은 https://modoocode.com/227 에 잘 정리되어 있다. 모든 내용의 출처는 이곳이다.
원문내용을 보고 내용을 내 방식에 정리한 것이며, 원문의 출처에 자세하게 있다.
C언어를 하면서 학부과정에 swap에 대한 방법이 있다. 보통 이 과정에서 객체 메모리가 3번이나 '복사' 된다. 다음 코드와 코드를 실행한 결과이다.
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template <typename T>
void My_swap(T &a, T&b) {
T tmp(a);//a는 lValue 라서 tmp의 복사 생성자가 호출, a가 차지하는 공간 만큼 메모리 할당 후, a의 데이터가 복사됨
//우리는 이것이 복사생성자가 아닌 이동생성자가 되길 원함. 하지만 a는 lValue라서 불가능
a = b; // 2차적으로 복사가 발생, a가 차지하는 공만 메모리 할당후 b의 데이터 복사
b = tmp; // 위와 같은 맥락
}
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우리가 알고있는 call by value 에 따라 위 코드에서 객체도 복사된다. 주석을 참고하고 아래 그림에 있다.
위 그림과 같이 도식화 할 수 있다. 임의의 객체 tmp를 만들고 이 객체들의 값을 위와 같이 복사한다. 이렇게 하면 누가봐도 불필요한 메모리 복사가 이루어진다.
이것을 str1은 987을 str2는 123을 가리키도록 포인터만 바꾸어주면 된다.
하지만 이것을 My_swap()으로만 바꾸기에는 문제가 있다.
1) 위 함수가 일반적인 타입 T 에 대해 작동해야 한다. 하지만 위 string_point 의 경우 MyString 에만 존재하는 필드이기 때문에 일반적인 타입 T 에 대해서는 작동하지 않는다.
-> 템플릿 특수화를 사용해서 해결한다.
void My_swap(My &a, My &b) 로 해결
2) 하지만 string_point는 private 이기 때문에 My 클래스 내부에 선언해야한다. 이를 해결하기 위해 move를 사용한다.
-> 우리가 원하는것은 T tmp(a) 가 이동생성자 가 되는것이다. 하지만 a가 lValue 이기 때문에 이 좌측값을 우측값으로 바꿔주는것이 필요하다.
move
move에 대한 예제를 잠깐 보자.
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template <typename T>
void My_swap(T &a, T&b) {
T tmp(a);//a는 lValue 라서 tmp의 복사 생성자가 호출, a가 차지하는 공간 만큼 메모리 할당 후, a의 데이터가 복사됨
//우리는 이것이 복사생성자가 아닌 이동생성자가 되길 원함. 하지만 a는 lValue라서 불가능
a = b; // 2차적으로 복사가 발생, a가 차지하는 공만 메모리 할당후 b의 데이터 복사
b = tmp; // 위와 같은 맥락
}
std::cout << "Example...................... " << std::endl;
My str3("abc");
std::cout << "Previous......" << std::endl;
std::cout << "str3 : ";
str3.println();
std::cout << "after........." << std::endl;
My str4(std::move(str3));//move는 lvalue를 이동 가능한 값으로 캐스팅해준다. 이동 된후 처음에 쓰인거에 다시 접근하면 안됨!!
std::cout << "str4 : ";
str4.println();
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이전 이동생성자 코드에 위 코드만 추가한 것이다.
결과가 이동 생성자 호출이 출력됨을 보이고 있다. 바로 My str4(std::move(str3)) 에 의해 이같은 결과를 얻은것이다. move는 우측값으로 캐스팅하는 역할을 한다고 생각하면 된다.
다만 move의 중요한점은 이 과정을 수행한 후 move에 사용한 객체를 건드리면 안된다는 것을 명심하자.
마지막줄에 str3.println() 을 하면 프로그램이 제대로 실행되지 않을것이다.
이제 전체코드와 함께 위의 My_swap을 변경해보자.
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#include <iostream>
#include "My.h"
My::My() {
std::cout << "생성자 호출!!" << std::endl;
string_point = nullptr;
s_len = 0;
memory = 0;
}
My::My(const char *str) {
std::cout << "인자있는 생성자 호출!!" << std::endl;
s_len = strlen(str);
memory = s_len;
string_point = new char[s_len];
for (int i = 0; i != s_len; i++) string_point[i] = str[i];
}
My::My(const My &str) {
std::cout << "(객체를 인자로) 복사생성자 호출 " << std::endl;
s_len = str.s_len;
string_point = new char[s_len];
for (int i = 0; i != s_len; i++) string_point[i] = str.string_point[i];
}
My::My(My &&str) noexcept {
std::cout << "&&로 이동 생성자 호출" << std::endl;
s_len = str.s_len;
memory = str.memory;
string_point = str.string_point;
str.string_point = nullptr;
}
My::~My() {
delete[] string_point;
}
void My::reserve(int sz) {
if (sz > memory) {
char *prev_string_point = string_point;
string_point = new char[sz];
memory = sz;
for (int i = 0; i != s_len; i++) string_point[i] = prev_string_point[i];
if (prev_string_point != nullptr) delete[] prev_string_point;
}
}
My My::operator+(const My&s) {
std::cout << "operator+ " << std::endl;
My str; //빈 My객체인 str생성, (생성자 호출!) 출력이 될거임, 이후 reserve로 공간을 할당
str.reserve(s_len + s.s_len);
for (int i = 0; i < s_len; i++) str.string_point[i] = string_point[i];
for (int i = 0; i < s.s_len; i++) str.string_point[s_len + i] = s.string_point[i];
str.s_len = s_len + s.s_len;
return str;
}
My &My::operator=(const My &s) {
std::cout << "복사!" << std::endl;
if (s.s_len > memory) {
delete[] string_point;
string_point = new char[s.s_len];
memory = s.s_len;
}
s_len = s.s_len;
for (int i = 0; i != s_len; i++) {
string_point[i] = s.string_point[i];
}
return *this;
}
My &My::operator=(My && s) {
std::cout << "이동!!" << std::endl;
string_point = s.string_point;
memory = s.memory;
s_len = s.s_len;
s.string_point = nullptr;
s.memory = 0;
s.s_len = 0;
return *this;
}//rValue 이동을 위한 새로운 메서드, 값만 복사해주면 된다.
int My::length() const { return s_len; }
void My::print() {
for (int i = 0; i != s_len; i++) std::cout << string_point[i];
}
void My::println() {
for (int i = 0; i != s_len; i++) std::cout << string_point[i];
std::cout << std::endl;
}
template <typename T>
void My_swap(T &a, T&b) {
T tmp(a);//a는 lValue 라서 tmp의 복사 생성자가 호출, a가 차지하는 공간 만큼 메모리 할당 후, a의 데이터가 복사됨
//우리는 이것이 복사생성자가 아닌 이동생성자가 되길 원함. 하지만 a는 lValue라서 불가능
a = b; // 2차적으로 복사가 발생, a가 차지하는 공만 메모리 할당후 b의 데이터 복사
b = tmp; // 위와 같은 맥락
}
//이 swap함수는 객체의 주소값, 보통 래퍼런스에 의한 복사, 포인터만 바꾸어서 복사를 하면 되는것을 알고있다.
//예제에서는 4바이트 단순 int라 문제가 아니지만 우리가 이것을 하는이유는
//커다란 시스템 내부를 다룰때 아주 중요하기 때문이다.
//문제는 string_point private이기 때문에 My 클래스 내부에 관련함수를 만들어야 한다.
// 굳이 이것을 재정의할 필요가 없음... 이를 좀 더 깔끔하게 해결해보자.
//lValue인 a를 rValue로 바꿔야 이동 생성자로 할 수 있다. 그것이 move이다.
template <typename T>
void My_swap2(T &a, T &b) {
T tmp(std::move(a));
a = std::move(b);
b = std::move(tmp);
}
//move로 해결한 swap 함수
//a = ... 와 b = ... 때문에 operator= 가 복사를 수행함
//operator= 을 &&로 이동 생성자를 호출하도록 하나 생성해줘야 복사가 아닌 이동이
//이루어지고 프로그렘이 정상적으로 실행된다.(My &operator=(My && s)) 메서드 확인
int main() {
My str5("1234");
My str6("9876");
std::cout << "swap 전-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=" << std::endl;
std::cout << "str 5 : ";
str5.println();
std::cout << "str 6 : ";
str6.println();
std::cout << "swap 후-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=" << std::endl;
My_swap2(str5, str6);
std::cout << "str 5 : ";
str5.println();
std::cout << "str 6 : ";
str6.println();
}
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이전에 사용한 함수는 My_swap() 이고 move를 사용한 함수는 My_swap2()이다.
위 코드에서는 정답을 다 해놨지만 'My &opeerator=' 를 알아보고 가야된다. 우선 이게 없으면 이동 생성자를 한번 호출하고 나머지는 복사가 일어난다.
이를 위해 위의 우측값에만 특이하게 오버로딩 되는 이 함수를 정의해주었다. string_point의 값만을 복사해주는 역할이다.그리고 사용한 &&s 는 우측값이니 s의 문자열은 사라지더라도 신경쓰지 않아도 된다.
아래는 출력 결과이다.
결국 move는 좌측값을 이동 가능한 값으로 캐스팅하는것. 컴파일러가 move 함수가 리턴하는 값을 이동 가능 하구나 라고 생각하게 해준다.
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