[Effective C++] 7. 다형성을 가진 기본 클래스에서는 소멸자를 반드시 가상 소멸자로 선언하자.

0. 요약

1. 가상 함수를 하나라도 가진 클래스는 가상 소멸자를 가져야한다.!

2. STL 컨테이너, string 타입은 다형성을 갖도록 설계 되어 있지 않다.

   • 상속해서 사용시 주의가 필요하다!

3. 추상 클래스를 만들 때 마땅한 순수 가상함수가 없으면, 소멸자를 순수 가상함수로 만들자!

4. 기본 클래스로 설계되지 않거나, 다형성을 갖지 않도록 하려면 가상 소멸자를 만들지 말라!

1. 가상 소멸자의 필요성

1. 예시 상황
   • TimerKeeper라는 인터페이스(기본 클래스)를 만듦
   • 각 시계를 TimerKeeper를 상속받아 구현
   • 팩토리 함수(getTimeKeeper)를 만들어 다양한 시계를 기본 클래스로 반환(TimeKeeper)
   • 모두 사용 후 메모리 반환(delete)

//시계 인터페이스
class TimeKeeper {
public:
   TimeKeeper();
   ~TimeKeeper();
}

// 시계 구현
class AtomicClock: public TimeKeeper {...};
class WaterClock: public TimeKeeper {...};
class WristClock: public TimeKeeper {...};

// 팩토리 함수
TimeKeeper* getTimeKeeper();


//사용 부
TimeKeeper *ptk = getTimeKeeper();
...(사용)
delete ptk; // 메모리 삭제

2. 문제 사항(부분 소멸 문제 발생)
   • 메모리 해제 시 각 시계(Atomic, Water, Wrist 등)의 소멸자 호출되지 않음
   • 메모리 해제시 기본 클래스 부분(TimeKeeper) 만 삭제됨
3. 해결 방법
   • 기본 클래스에 가상 소멸자를 붙여라!

class TimeKeeper {
public:
   TimeKeeper();
   virtual ~TimeKeeper();
};

4. 원리

   • 아래 가상 함수 테이블 참고
   • 소멸자를 virtual 선언하면, 가상함수 테이블 생성됨
   • 메모리가 해제 될 때 가상함수 테이블을 참고하여 알맞은 크기 만큼 메모리가 해제됨

5. 간단한 적용 방법

   • 가상 함수를 하나라도 가진 클래스의 소멸자는 가상 소멸자로 정의!
   • 가상 소멸자가 없는 클래스는 기본 클래스 의지 없음!

2. 가상 함수 테이블

1. 가상 함수 테이블(vtbl, virtual table)
   • 가상 함수를 가리키는 함수 포인터를 저장하는 공간
   • 각 클래스가 가지고 있음
2. 가상 함수 테이블 포인터(vptr, virtual table pointer)
   • 객체가 생성 될 때 가상 함수 테이블을 가리킴
3. 가상 함수를 가지고 있는 클래스는 가상 함수 테이블을 가짐
   • 아키텍처(32,64bit)에 따라 클래스 타입의 크기가 커진다.
   • 아래 예에서 Point의 크기는 원래 8byte(int가 4byte라면)
   • 하지만 가상 함수를 가졌다면 16byte가 된다(64bit 운영체제에서 포인터는 8bytef)

class Base
{
public:
    FunctionPointer *__vptr;
    virtual void function1() {};
    virtual void function2() {};
};

class D1: public Base
{
public:
    virtual void function1() {};
};

class D2: public Base
{
public:
    virtual void function2() {};
};

4. 예시
   • Base는 __vptr 포인터를 가지고, D1,D2는 상속받는다.
   • 각 클래스는 아래 그림과 같이 각각 vTable을 가진다.
   • 객체가 생성 될 때 각자에 맞는 vTable을 가리킨다.

3. 가상 소멸자가 없는 클래스를 조심하자

1. STL 컨테이너 타입, string 타입은 가상 소멸자가 없다.
   • 아래와 같이 구현 시 메모리 누수 발생
   • string쪽은 메모리 해제 되지만, SpecialString 자원 누수됨
   • SpecialString의 소멸자가 호출되지 않음!

class SpecialString: public std::string{...};

SpecialString *pss = new SpecialString("Impending Doom");
std::string *ps;
ps = pss;
delete ps;

2. STL 컨테이너 타입, string 타입은 다형성을 갖도록 설계되지 않았다!
3. 나만의 컨테이너를 만들 때 자제하자!

4. 순수 가상 소멸자의 용도

1. 추상 클래스 만드는데 마땅한 순수 가상 함수가 없을 때
   • 어차피 추상 클래스는 기본 클래스로 사용하기 위한 목적
   • 기본 클래스는 가상 소멸자를 가져야함
   • 그러므로 가상 소멸자를 순수 가상 함수로 만들자!

class AWOV{
public:
   virtual ~AWOV() = 0;
}

// 순수 가상 소멸자 정의 반드시 필요!
AWOV::~AWOV() {}

2. 주의 할 점

   • 순수 가상 소멸자의 정의가 필요함
   • 없으면 링킹 에러 발생!
   • 이유는 아래 소멸자 호출 순서 참고!

3. 소멸자 호출 순서

   • 파생 클래스 소멸자 호출
   • 기본 클래스쪽으로 올라오면서 각 소멸자가 호출됨
   • 컴파일러는 ~AWOV 호출 코드를 만들기 위해 파생 클래스의 소멸자를 사용

참고

1. Effective C++
2. https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/125-the-virtual-table/