C (Smart Pointers, RAII)의 메모리 관리를위한 모범 사례는 무엇입니까?

C (Smart Pointers, RAII)의 메모리 관리를위한 모범 사례는 무엇입니까?

c.의 메모리 관리를위한 모범 사례

효과적인 메모리 관리는 강력하고 효율적인 C 응용 프로그램을 작성하는 데 중요합니다. 핵심 원칙은 두 가지 주요 개념을 중심으로 진행됩니다. 스마트 포인터와 리소스 획득은 초기화 (RAII)입니다.

스마트 포인터 : 스마트 포인터는 포인터처럼 작동하지만 가리키는 객체의 메모리 라이프 사이클을 자동으로 관리하는 클래스입니다. delete 작업을 캡슐화하여 메모리 누출을 방지합니다. 표준 라이브러리는 몇 가지 스마트 포인터 유형을 제공합니다.

• std::unique_ptr : 객체의 독점 소유권을 나타냅니다. 하나 unique_ptr 만 주어진 객체를 한 번에 가리킬 수 있습니다. 범위가 나올 때 객체를 자동으로 삭제합니다. 한 명의 소유자 만 필요한 상황에 이상적입니다. 복사를 지원하지 않고 움직입니다.
• std::shared_ptr : 객체의 공유 소유권을 나타냅니다. 다중 shared_ptr 객체는 동일한 객체를 가리킬 수 있습니다. 객체는 마지막 shared_ptr 가 범위를 벗어나는 경우에만 삭제됩니다. 소유권을 추적하기 위해 참조 계산을 사용합니다. 코드의 여러 부분이 동일한 객체에 액세스 해야하는 시나리오에 적합합니다.
• std::weak_ptr : 물체의 수명에 영향을 미치지 않는 비 소유 포인터. shared_ptr 객체 사이의 원형 의존성을 깨고 공유 객체가 여전히 존재하는지 확인하는 데 사용됩니다. weak_ptr 에서 shared_ptr 가져 오려면 lock() 명시 적으로 호출해야합니다.

RAII (리소스 획득은 초기화) : 이 원칙은 자원 (메모리, 파일, 네트워크 연결 등)이 클래스의 생성자에서 획득하고 파괴자로 릴리스되어야한다고 지시합니다. 이를 통해 예외가 발생하는 경우에도 자원이 자동으로 릴리스되도록합니다. 똑똑한 포인터는 RAII의 대표적인 예입니다. 스마트 포인터를 사용하면 수동 delete 호출없이 메모리가 자동으로 관리되도록하여 메모리 누출 위험이 크게 줄어 듭니다. 다른 자원에 RAII를 적용하는 것은 동일한 원칙을 따릅니다. 생성자에서 획득, 소멸자에서의 해제.

Smart Pointers 및 RAII를 지속적으로 적용함으로써 C 코드의 신뢰성과 유지 가능성을 크게 향상시켜 메모리 관련 버그의 가능성을 줄입니다.

C에서 스마트 포인터를 사용할 때 메모리 누출과 매달려 포인터를 피하려면 어떻게해야합니까?

스마트 포인터로 메모리 누출과 매달려 포인터를 피하십시오

메모리 누출과 매달려있는 포인터는 C의 일반적인 문제이지만 스마트 포인터는 이러한 위험을 크게 완화시킵니다. 그러나 신중한 사용이 여전히 필요합니다.

메모리 누출 : 동적으로 할당 된 메모리가 해제되지 않을 때 메모리 누출이 발생합니다. 스마트 포인터의 경우 메모리 누출은 드물지만 특정 상황에서는 여전히 발생할 수 있습니다.

• 원형 의존성 : 둘 이상의 shared_ptr 객체가 서로를 가리키면 원형 의존성을 생성하면 더 이상 필요하지 않은 경우에도 객체도 삭제되지 않습니다. std::weak_ptr 시작되는 곳입니다. weak_ptr 주기를 깨뜨립니다.
• 스마트 포인터 내의 원시 포인터 : 원시 포인터에서 shared_ptr 만들 경우 shared_ptr 이 생성 된 후에 원시 포인터 자체가 계속 사용되지 않도록하십시오. 그렇지 않으면, 당신은 의도 된 것 이상의 물체의 수명을 부주의하게 확장 할 수 있습니다.

매달려있는 포인터 : 매달려있는 포인터는 이미 해방 된 메모리를 가리 킵니다. 스마트 포인터는 일반적으로 매달려있는 포인터가 포인트-투 객체의 삭제를 자동으로 관리하기 때문에 방해하지 않습니다. 그러나 다음과 같은 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

• reset() 잘못 사용하여 불안정하게 사용 : unique_ptr 및 shared_ptr 의 reset() 메소드가 객체를 출시합니다. 동일한 객체에 대한 다른 포인터가있는 경우 reset() 사용하면 다른 포인터도 재설정되지 않으면 매달려 포인터로 이어질 수 있습니다.
• get () : get() 스마트 포인터의 메소드 get() 잘못 사용하면 원시 포인터를 반환합니다. 스마트 포인터가 범위를 벗어난 후이 원시 포인터를 사용하면 매달려 포인터를 만듭니다. get() 사용을 최소화하고 사용해야하는 경우 원시 포인터가 스마트 포인터의 수명 내에서만 사용되도록하십시오.

이 지침을 준수하고 스마트 포인터를 올바르게 사용하면 C 응용 프로그램에서 메모리 누출 및 매달려 포인터의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.

자원 획득을 구현할 때 조심해야 할 일반적인 함정은 C에서 초기화 (RAII)입니다.

RAII 구현의 일반적인 함정

Raii는 강력한 기술이지만 구현 중에 몇 가지 함정이 발생할 수 있습니다.

• 자원 획득 중 예외 : 생성자 (자원 획득) 중 예외가 발생하면 소멸자를 호출하지 않아 자원 유출이 발생할 수 있습니다. 소규모 자체 포함 작업에 RAII를 사용하여 위험을 최소화하십시오. 복잡한 리소스 획득이 필요한 경우 예외 처리 기술을 사용하여 중첩 된 RAII 객체 또는 std::unique_ptr 과 같은 적절한 리소스 릴리스를 보장하십시오.
• 소멸자의 예외 무시 : 소멸자는 일반적으로 예외를 던지지 않아야합니다. 소멸자가 예외를 던지면, 특히 여러 객체와 관련된 복잡한 시나리오에서 사용될 때 예측할 수없는 행동으로 이어질 수 있습니다. 예외를 우아하게 처리하거나 std::uncaught_exception 과 같은 기술을 사용하여 마스킹 오류를 피하기 위해 기존 예외를 확인하십시오.
• 잘못된 사본 시맨틱 : 클래스가 리소스를 관리하는 경우 사본 시맨틱을 신중하게 고려해야합니다. 간단한 사본 생성자 또는 할당 연산자는 이중 삭제 오류 또는 기타 문제로 이어질 수 있습니다. 복사가 허용되지 않은 경우 카피 앤 스웨이 관용구를 사용하거나 사본 생성자 및 할당 연산자를 명시 적으로 삭제하는 것을 고려하십시오.
• 복잡한 시나리오에서의 자원 누출 : 여러 리소스를 관리하거나 외부 라이브러리와 상호 작용할 때 적절한 자원 릴리스가 복잡해 질 수 있습니다. 작고 잘 정의 된 RAII 클래스를 사용하여 개별 리소스를 관리하고 복잡한 시나리오를 관리하도록 구성하십시오.
• Raii를 지속적으로 사용하지 않음 : Raii의 힘은 일관된 응용 프로그램에서 비롯됩니다. 일관되지 않은 사용은 수동 및 자동 리소스 관리가 혼합되어 오류의 위험을 증가시킬 수 있습니다.

이러한 함정에주의를 기울이고 강력한 예외 처리를 구현함으로써 RAII와 관련된 많은 일반적인 문제를 피할 수 있습니다.

C에서 다른 스마트 포인터 유형의 성능 영향은 무엇이며 언제 서로를 선택해야합니까?

스마트 포인터 유형의 성능 영향

다양한 스마트 포인터 유형의 성능은 다르므로 특정 요구에 따라 선택에 영향을 미칩니다.

• unique_ptr : 일반적으로 단일 포인터 만 포함되기 때문에 3 개의 표준 스마트 포인터 중에서 가장 낮은 오버 헤드가 있습니다. 참조 계산 비용을 피하기 때문에 한 명의 소유자 만 필요할 때 가장 성능있는 옵션이됩니다.
• shared_ptr : 참조 계산으로 인해 더 높은 오버 헤드가 포함됩니다. 각 shared_ptr 객체는 관리되는 객체를 가리키는 공유 포인터 수를 추적하는 제어 블록을 유지합니다. 이것은 메모리 소비를 증가시키고 unique_ptr 에 비해 일부 성능 페널티를 발생시킵니다. 그러나 공유 소유권 시나리오에 중요합니다. 코드의 여러 부분이 동일한 객체에 액세스 해야하는 경우 shared_ptr 사용을 고려하십시오.
• weak_ptr : 참조 계산에 참여하지 않기 때문에 오버 헤드가 최소화됩니다. 그것은 주로 수명에 영향을 미치지 않고 물체 존재를 확인하는 방법 역할을합니다. 원시 포인터에 비해 소량의 오버 헤드 만 추가합니다.

올바른 스마트 포인터 선택 :

• unique_ptr 사용하십시오. 공유 소유권이 명시 적으로 요구되지 않는 한 대부분의 상황에서 기본 선택입니다. 최고의 성능을 제공합니다.
• shared_ptr 사용하면 다음과 같은 경우 : 코드의 여러 부분은 객체의 소유권을 공유해야합니다. 참조 계산의 복잡성을 처리하여 여러 소유자에게도 적절한 메모리 관리를 보장합니다. 잠재적 성능 오버 헤드와 원형 의존성의 가능성을 염두에 두십시오.
• 약점을 사용하면 다음과 shared_ptr weak_ptr : 수명에 영향을 미치지 않고 물체의 존재를 관찰해야합니다.

스마트 포인터 간의 성능 차이는 많은 경우에 무시할 수 있습니다. 그러나 코드의 성능 크리티컬 섹션에서는 unique_ptr 으로 최상의 성능을 제공합니다. 성능이 진정으로 중요한 제약 조건이 아닌 한, 소유권 및 액세스 요구 사항에 가장 적합한 스마트 포인터 유형을 선택하여 사소한 성능 차이보다 정확성 및 유지 관리를 우선시하십시오.

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