C++ Rule of Five | "특수 멤버 함수" 가이드
이 글의 핵심
C++ Rule of Five에 대해 정리한 개발 블로그 글입니다. class Buffer { private: int* data; size_t size; public: Buffer(size_t s) : size(s) { data = new int[size]; }
Rule of Five란?
클래스가 자원을 관리하면 5개 특수 멤버 함수 정의
class MyClass {
public:
// 1. 소멸자
~MyClass();
// 2. 복사 생성자
MyClass(const MyClass& other);
// 3. 복사 대입 연산자
MyClass& operator=(const MyClass& other);
// 4. 이동 생성자 (C++11)
MyClass(MyClass&& other) noexcept;
// 5. 이동 대입 연산자 (C++11)
MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept;
};왜 필요한가?
class Buffer {
private:
int* data;
size_t size;
public:
Buffer(size_t s) : size(s) {
data = new int[size];
}
// ❌ 소멸자만 정의 (위험!)
~Buffer() {
delete[] data;
}
// 복사 시 얕은 복사 (double free!)
};
int main() {
Buffer b1(10);
Buffer b2 = b1; // 같은 메모리 가리킴
// 소멸 시 double free!
}실전 예시
예시 1: 동적 배열 클래스
class DynamicArray {
private:
int* data;
size_t size;
public:
// 생성자
DynamicArray(size_t s) : size(s) {
data = new int[size];
std::cout << "생성자: " << size << "개 할당" << std::endl;
}
// 1. 소멸자
~DynamicArray() {
delete[] data;
std::cout << "소멸자: 메모리 해제" << std::endl;
}
// 2. 복사 생성자
DynamicArray(const DynamicArray& other) : size(other.size) {
data = new int[size];
std::copy(other.data, other.data + size, data);
std::cout << "복사 생성자" << std::endl;
}
// 3. 복사 대입 연산자
DynamicArray& operator=(const DynamicArray& other) {
if (this != &other) {
delete[] data;
size = other.size;
data = new int[size];
std::copy(other.data, other.data + size, data);
std::cout << "복사 대입" << std::endl;
}
return *this;
}
// 4. 이동 생성자
DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept
: data(other.data), size(other.size) {
other.data = nullptr;
other.size = 0;
std::cout << "이동 생성자" << std::endl;
}
// 5. 이동 대입 연산자
DynamicArray& operator=(DynamicArray&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete[] data;
data = other.data;
size = other.size;
other.data = nullptr;
other.size = 0;
std::cout << "이동 대입" << std::endl;
}
return *this;
}
int& operator {
return data[index];
}
};
int main() {
DynamicArray arr1(10);
DynamicArray arr2 = arr1; // 복사 생성자
DynamicArray arr3(5);
arr3 = arr1; // 복사 대입
DynamicArray arr4 = std::move(arr1); // 이동 생성자
arr3 = std::move(arr2); // 이동 대입
}예시 2: 파일 핸들 클래스
class FileHandle {
private:
FILE* file;
std::string filename;
public:
FileHandle(const std::string& name) : filename(name) {
file = fopen(filename.c_str(), "r");
if (!file) {
throw std::runtime_error("파일 열기 실패");
}
}
~FileHandle() {
if (file) {
fclose(file);
std::cout << "파일 닫음: " << filename << std::endl;
}
}
// 복사 생성자 (새 파일 핸들)
FileHandle(const FileHandle& other) : filename(other.filename) {
file = fopen(filename.c_str(), "r");
if (!file) {
throw std::runtime_error("파일 열기 실패");
}
// 같은 위치로 이동
fseek(file, ftell(other.file), SEEK_SET);
}
// 복사 대입
FileHandle& operator=(const FileHandle& other) {
if (this != &other) {
if (file) {
fclose(file);
}
filename = other.filename;
file = fopen(filename.c_str(), "r");
if (!file) {
throw std::runtime_error("파일 열기 실패");
}
fseek(file, ftell(other.file), SEEK_SET);
}
return *this;
}
// 이동 생성자
FileHandle(FileHandle&& other) noexcept
: file(other.file), filename(std::move(other.filename)) {
other.file = nullptr;
}
// 이동 대입
FileHandle& operator=(FileHandle&& other) noexcept {
if (this != &other) {
if (file) {
fclose(file);
}
file = other.file;
filename = std::move(other.filename);
other.file = nullptr;
}
return *this;
}
std::string readLine() {
char buffer[256];
if (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {
return std::string(buffer);
}
return "";
}
};예시 3: 문자열 클래스
class String {
private:
char* data;
size_t length;
public:
String(const char* str = "") {
length = strlen(str);
data = new char[length + 1];
strcpy(data, str);
}
~String() {
delete[] data;
}
String(const String& other) : length(other.length) {
data = new char[length + 1];
strcpy(data, other.data);
}
String& operator=(const String& other) {
if (this != &other) {
// Copy-and-swap idiom
String temp(other);
std::swap(data, temp.data);
std::swap(length, temp.length);
}
return *this;
}
String(String&& other) noexcept
: data(other.data), length(other.length) {
other.data = nullptr;
other.length = 0;
}
String& operator=(String&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete[] data;
data = other.data;
length = other.length;
other.data = nullptr;
other.length = 0;
}
return *this;
}
const char* c_str() const {
return data;
}
};
int main() {
String s1("Hello");
String s2 = s1; // 복사
String s3 = std::move(s1); // 이동
std::cout << s2.c_str() << std::endl;
std::cout << s3.c_str() << std::endl;
}예시 4: 스마트 포인터 (간단한 버전)
template<typename T>
class UniquePtr {
private:
T* ptr;
public:
explicit UniquePtr(T* p = nullptr) : ptr(p) {}
~UniquePtr() {
delete ptr;
}
// 복사 금지
UniquePtr(const UniquePtr&) = delete;
UniquePtr& operator=(const UniquePtr&) = delete;
// 이동만 허용
UniquePtr(UniquePtr&& other) noexcept : ptr(other.ptr) {
other.ptr = nullptr;
}
UniquePtr& operator=(UniquePtr&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete ptr;
ptr = other.ptr;
other.ptr = nullptr;
}
return *this;
}
T* get() const { return ptr; }
T& operator*() const { return *ptr; }
T* operator->() const { return ptr; }
};
int main() {
UniquePtr<int> p1(new int(42));
// UniquePtr<int> p2 = p1; // 에러: 복사 불가
UniquePtr<int> p2 = std::move(p1); // OK: 이동
std::cout << *p2 << std::endl;
}Rule of Zero
// ✅ 스마트 포인터 사용 (Rule of Zero)
class Buffer {
private:
std::unique_ptr<int[]> data;
size_t size;
public:
Buffer(size_t s) : data(std::make_unique<int[]>(s)), size(s) {}
// 특수 멤버 함수 불필요 (컴파일러 자동 생성)
};자주 발생하는 문제
문제 1: 자기 대입
// ❌ 자기 대입 미처리
MyClass& operator=(const MyClass& other) {
delete[] data; // 자기 대입 시 문제!
data = new int[other.size];
// ...
}
// ✅ 자기 대입 체크
MyClass& operator=(const MyClass& other) {
if (this != &other) {
delete[] data;
data = new int[other.size];
// ...
}
return *this;
}문제 2: 예외 안전성
// ❌ 예외 안전하지 않음
MyClass& operator=(const MyClass& other) {
delete[] data;
data = new int[other.size]; // 예외 발생 시 data는 댕글링
// ...
}
// ✅ Copy-and-swap idiom
MyClass& operator=(const MyClass& other) {
MyClass temp(other);
std::swap(data, temp.data);
std::swap(size, temp.size);
return *this;
}문제 3: noexcept 누락
// ❌ noexcept 없음 (성능 저하)
MyClass(MyClass&& other) {
// ...
}
// ✅ noexcept 추가
MyClass(MyClass&& other) noexcept {
// ...
}문제 4: 이동 후 상태
// ❌ 이동 후 유효하지 않은 상태
MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
// other.data는 여전히 유효한 포인터 (위험!)
}
// ✅ 이동 후 nullptr
MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
other.data = nullptr;
}Rule of Three vs Rule of Five
// C++98: Rule of Three
class MyClass {
public:
~MyClass();
MyClass(const MyClass&);
MyClass& operator=(const MyClass&);
};
// C++11: Rule of Five
class MyClass {
public:
~MyClass();
MyClass(const MyClass&);
MyClass& operator=(const MyClass&);
MyClass(MyClass&&) noexcept;
MyClass& operator=(MyClass&&) noexcept;
};= default와 = delete
class MyClass {
public:
// 기본 구현 사용
~MyClass() = default;
MyClass(const MyClass&) = default;
MyClass& operator=(const MyClass&) = default;
MyClass(MyClass&&) = default;
MyClass& operator=(MyClass&&) = default;
// 또는 삭제
MyClass(const MyClass&) = delete;
MyClass& operator=(const MyClass&) = delete;
};FAQ
Q1: Rule of Five는 언제 필요?
A:
- 동적 메모리 할당
- 파일/네트워크 핸들
- 자원 관리
Q2: Rule of Zero는?
A: 스마트 포인터 사용. 특수 멤버 함수 불필요.
Q3: noexcept는 왜 중요?
A:
- 성능 최적화
std::vector재할당 시 이동 사용
Q4: Copy-and-swap idiom은?
A: 예외 안전한 대입 연산자 구현 패턴.
Q5: = default vs 직접 구현?
A:
- = default: 간단, 성능 좋음
- 직접 구현: 커스텀 로직 필요 시
Q6: Rule of Five 학습 리소스는?
A:
- “Effective Modern C++”
- “C++ Primer”
- cppreference.com
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