요약

항목 12: 객체의 모든 부분을 빠짐없이 복사하자

객체의 안쪽 부분을 캡슐화한 객체 지향 시스템 중 설계가 잘 된 것들을 보면, 객체를 복사하는 함수가 딱 둘만 있는 것을 알 수 있다.
- 복사 생성자
- 복사 대입 연산자
이 둘을 통틀어 객체 복사 함수(copying function)라고 부른다.
- 객체 복사 함수는 컴파일러가 필요에 따라 자동으로 만들기도 한다.
- 객체 복사 함수의 기본적인 요구 사항은 복사되는 객체가 갖고 있는 데이터를 빠짐없이 복사한다. 이다.
객체 복사 함수를 직집 선언한다는 것은 컴파일러가 만든 객체 복사 함수의 기본 동작에 뭔가 마음에 안 드는 것이 있다는 이야기이다.

void logCall(const std::string& func);

class Customer {
public:
    Customer(const Customer& rhs);
    Customer& operator=(const Customer& rhs);

private:
    std::string name;
}

// 복사 생성자
Customer::Customer(const Customer& rhs): name(rhs.name) {
    logCall("Customer copy constructor");
}

// 복사 대입 연산자
Customer& operator=(const Customer& rhs) {
    logCall("Customer copy assignment operator");
    name = rhs.name;
    return *this;
}

Customer 클래스는 고객을 나타내며, 이 클래스의 복사 함수는 개발자가 직접 구현했고, 복사 함수들을 호출할 때마다 로그를 남기도록 되어있다.
현재 코드는 문제가 없어 보이지만, 다음과 같이 클래스의 멤버를 추가하면 문제가 발생하게 된다.

class Date {};

class Customer {
public:

private:
    std::string name;
    Date lastTransaction;
}

Date 라는 새로운 멤버 변수가 추가되면, 복사 함수의 동작은 완전 복사가 아니라 부분 복사가 된다.
- 고객의 name은 복사하지만 lastTransaction은 복사하지 않는다.
- 컴파일러는 이런 사항에 대해 알려주는 정보가 없다.
- 따라서 컴파일러가 자동 생성해주는 객체 복사 함수 사용을 포기했다면, 클래스에 새로운 멤버가 추가될 때마다 복사 함수를 다시 작성해주어야 하는 책임을 가져야 한다.
  - 복사 생성자와 복사 대입 연산자에 lastTransaction을 처리해줄 수 있는 코드를 반드시 작성해야 한다.
클래스 상속을 사용하는 경우에는 다음과 같은 문제도 발생한다.

class PriorityCustomer: Customer {
public:
    PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs);
    PriorityCustomer& operator=(const PriorityCustomer& rhs);

private:
    int priority;
}

PriorityCustomer::PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs): priority(rhs.priority) {
    logCall("PriorityCustomer copy constructor");
}

PriorityCustomer& operator(const PriorityCustomer& rhs) {
    logCall("PriorityCustomer copy assignment operator");
    priority = rhs.priority;
    return *this;
}

PriorityCustomer 클래스의 복사 함수는 Customer로부터 상속한 데이터 멤버들의 복사는 진행하지 않고 있다.
- 위 코드에서 Customer 부분은 인자 없는 생성자가 호출되어 초기화가 진행되며, Customer 클래스의 인자 없는 생성자는 name과 lastTransaction에 대해 기본적인 초기화를 진행하게 된다.
- 복사 대입 연산자는 기본 클래스의 데이터 멤버를 건드릴 시도도 하지 않기 때문에, 기본 클래스의 데이터 멤버는 변경되지 않고 그대로 있게 된다.
파생 클래스에 대한 객체 복사 함수를 직접 만든다면, 기본 클래스 부분을 복사에서 빠뜨리지 않도록 각별히 주의해야 한다.
- 기본 클래스의 private 멤버는 직접 건드릴 수 없으니 파생 클래스의 복사 함수 안에서 기본 클래스의 복사 함수를 호출하는 방법을 사용한다.

// 기본 클래스의 복사 생성자 호출
PriorityCustomer::PriorityCustomer(const PriorityCustomer& rhs)
    : Customer(rhs),
        priority(rhs.priority)
{
    logCall("PriorityCustomer copy constructor");
}

// 기본 클래스의 복사 대입 연산자 호출
PriorityCustomer& operator=(const PriorityCustomer& rhs) {
    logCall("PriorityCustomer copy assignment operator");
    Customer::operator=(rhs);
    priority = rhs.priority;

    return *this;
}

모든 부분을 복사하자의 의미는 다음과 같다.
- 해당 클래스의 데이터 멤버를 모두 복사한다.
- 이 클래스가 상속한 기본 클래스의 복사 함수도 꼬박꼬박 호출한다.
클래스의 양대 복사 함수(복사 생성자, 복사 대입 연산자)는 본문이 비슷하게 나오는 경우가 자주 있어서, 한쪽에서 다른 쪽을 호출하게 만들어서 코드의 중복을 줄이고 싶을 수 있겠지만, 복사 함수의 경우에는 그렇게 할 수 없다.
- 복사 대입 연산자에서 복사 생성자를 호출하는 경우
  - 이미 만들어진 객체를 다시 생성하는 것이다.
  - 특정 조건에서 데이터가 훼손되는 경우가 발생할 수 있다.
- 복사 생성자에서 복사 대입 연산자를 호출하는 경우
  - 생성자의 역할은 새로 만들어진 객체를 초기화하는 것이다.
  - 대입 연산자의 역할은 이미 초기화가 끝난 객체에게 값을 주는 것이다.
  - 따라서 생성중인 객체에게 복사 대입 연산자를 사용하는 것은 아직 초기화도 안 된 객체에게 대입 연산을 하는 것과 같다.
- 중복되는 부분이 있다면, 이를 별도의 private 멤버 함수로 만들어서(init 같은 함수) 이 함수를 호출하는 것이 낫다.

3. 자원 관리

프로그래밍 분야에서 자원(resource)이란, 사용을 일단 마치고 난 후엔 시스템에 돌려주어야 하는 모든 것을 일컫는다.
- C++에서 가장 흔하게 볼 수 있는 자원은 동적 할당한 메모리가 있으며, 파일 디스크립터, 뮤텍스 락, GUI의 폰트, 브러시 등이 있다.
3장의 목표는 순도 100% 객체 기반 방식의 자원 관리를 보여주는 것으로 시작한다.
- C++가 지원하는 생성자, 소멸자, 객체 복사 함수를 사용하는 방법이다.

항목 13: 자원 관리에는 객체가 그만!

// 투자를 모델링해 주는 클래스 설계
// 여러 형태의 투자를 모델링한 최상위 클래스
class Investment {};

// 파생 클래스의 객체를 사용자가 얻기 위한 팩토리 함수 사용
// 이 객체의 메모리 할당 해제는 사용자가 해야함
Investment* createInvestment();

void f() {
    Investment* pInv = createInvestment();
    // ...
    delete pInv;
}

createInvenstment 함수로부터 얻은 투자 객체의 삭제에 실패할 수 있는 경우가 한두 가지가 아니다.
- 첫 번째는 //... 부분에서 중간에 return 하는 코드가 있는 경우이다.
- 두 번째는 createInvestment 호출문과 delete가 하나의 루프 안에 들어 있고, continue 혹은 goto에 의해 갑작스럽게 루프에서 빠져나올 가능성이다.
- 마지막으로 //... 부분에서 예외가 발생할 수도 있다.
이들의 결과는 메모리가 누출이다.
createInvestment 함수로 얻어낸 자원이 항상 해제되도록 만들 방법은, 자원을 객체에 넣고 그 자원 해제를 소멸자가 맡도록 하며, 그 소멸자는 실행 제어가 f를 떠날 때 호출되도록 만드는 것이다.
소프트웨어 개발에 쓰이는 상당수의 자원이 힙에서 동적으로 할당되고, 하나의 블록 혹은 함수 안에서만 쓰이는 경우가 잦기 때문에 그 블록 혹은 함수로부터 실행 제어가 빠져나올 때 자원이 해제되는게 맞다.
- 표준 라이브러리를 보면 auto_ptr이라는 것이 있는데, 이런 용도에 쓰라고 마련된 클래스이다.

#include <memory>
// auto_ptr 사용
void f() {
    std::auto_ptr<Investment> pInv(createInvestment());
}

auto_ptr을 사용하면 auto_ptr의 소멸자를 통해 pInv를 삭제할 수 있게 된다.
자원 관리에 객체를 사용하는 방법의 중요한 특징이 바로 여기에 있다.

첫째. 자원을 획득한 후에 자원 관리 객체에게 넘긴다.

createInvenstment 함수가 만들어 준 자원은 그 자원을 관리할 auto_ptr 객체를 초기화 하는데 쓰이고 있다.
자원 획득 즉 초기화(Resource Acquisition Is Initialization: RAII)라고 불리는 기법이다.
이런 이름이 나온 이유는 자원 획득과 자원 관리 객체의 초기화가 바로 한 문장에서 이루어지는 것이 너무나도 일상적이기 때문이다.

둘째. 자원 관리 객체는 자신의 소멸자를 사용해서 자원이 확실히 해제되도록 한다.

소멸자는 어떤 객체가 소멸될 때(유효범위를 벗어나는 경우가 한 가지 예) 자동적으로 호출되기 때문에, 실행 제어가 어떤 경위로 블록을 떠나는가에 상관없이 자원 해제가 제대로 이루어지게 된다.
auto_ptr은 자신이 소멸될 때 자신이 가리키고 있는 대상에 대해 자동으로 delete를 호출해주기 때문에 어떤 객체를 가리키는 auto_ptr의 개수가 둘 이상이면 절대 안된다.
- 이런 경우가 발생하면 자원이 두 번 삭제되고, 미정의 동작의 수렁에 빠지게 된다.
- 이런 불상사를 막기 위해 auto_ptr은 객체를 복사하면(복사 생성자, 복사 대입 연산자 사용) 원본 객체는 null로 만들어 버린다.(소유권의 개념)

std::auto_ptr<Investment> *pInv1(createInvestement());

std::auto_ptr<Investment> *pInv2(pInv1); // 소유권이 pInv2로 이전됨
// pInv1은 null이 됨

pInv1 = pInv2; // 소유권이 pInv1로 이전됨. pInv2는 null이 됨

메모

항목 12: 객체의 모든 부분을 빠짐없이 복사하자

객체 복사 함수는 주어진 객체의 모든 데이터 멤버 및 모든 기본 클래스 부분을 빠뜨리지 말고 복사해야 한다.
클래스의 복사 함수 두 개를 구현할 때, 한쪽을 이용해서 다른 쪽을 구현하려는 시도는 절대로 하지 말아야 한다. 그 대신, 공통된 동작을 정의하는 제 3의 함수에다 분리해 놓고 양쪽에서 이것을 호출하게 만들자.