unique_ptr·shared_ptr·weak_ptr로 소유권 나누기

완성할 예제

다음 세 가지 역할을 코드로 구성합니다.

• DocumentTree: shared_ptr로 다형 노드를 보관하고 팩토리로 생성

• IconCache: unique_ptr로 단일 소유 리소스 관리

• PreviewPane: weak_ptr로 본문을 관찰만 하고 순환을 끊기

읽고 나면 어디에 어떤 스마트 포인터를 둘지 기준으로 잡을 수 있습니다.

왜 raw 포인터 트리가 자주 깨지는가

전형적인 실패는 다음과 같습니다.

1. 루트가 노드를 new로 만들고, 뷰 A·B가 같은 raw 포인터를 보관합니다.

2. 한쪽이 delete하면 다른 쪽은 dangling이 됩니다.

3. 부모와 자식이 서로를 shared_ptr로 들고 있으면 참조 카운트가 0이 되지 않아 누수됩니다.

관심사와 표준 도구의 대응은 대략 다음과 같습니다.

1. 단일 소유 — std::unique_ptr

2. 공유 소유·다형 팩토리 — std::shared_ptr + make_shared

3. 순환 끊기·관찰 — std::weak_ptr + lock()

4. 안전한 downcast — std::dynamic_pointer_cast

shared_ptr로 다형 트리 다루기

트리 노드처럼 여러 뷰가 같은 객체를 참조하고, 런타임에 파생형이 달라지는 곳은 shared_ptr이 맞습니다.

Cpp
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>

struct TreeNode {
    virtual ~TreeNode() = default;
    virtual std::string title() const = 0;
};

struct FolderNode : TreeNode {
    explicit FolderNode(std::string t) : title_(std::move(t)) {}
    std::string title() const override { return title_; }
private:
    std::string title_;
};

struct TextBlockNode : TreeNode {
    explicit TextBlockNode(std::string t) : title_(std::move(t)) {}
    std::string title() const override { return title_; }
private:
    std::string title_;
};

using TreeNodeList = std::vector<std::shared_ptr<TreeNode>>;

class DocumentTree {
public:
    void setupPalette() {
        palette_.push_back(std::make_shared<FolderNode>("Widgets"));
        palette_.push_back(std::make_shared<TextBlockNode>("Label"));
    }

    std::shared_ptr<TreeNode> addTextBlock(std::string title) {
        auto node = std::make_shared<TextBlockNode>(std::move(title));
        nodes_.push_back(node);
        return node;
    }

    std::shared_ptr<TextBlockNode>
    findTextBlock(const std::string& title) const {
        for (const auto& node : nodes_) {
            if (node->title() == title) {
                return std::dynamic_pointer_cast<TextBlockNode>(node);
            }
        }
        return nullptr;
    }

private:
    TreeNodeList palette_;
    TreeNodeList nodes_;
};

make_shared는 제어 블록과 객체를 한 번에 할당합니다. dynamic_pointer_cast는 실패 시 nullptr을 돌려주므로, 잘못된 파생형에 접근하는 사고를 줄입니다.

unique_ptr로 단일 소유 리소스 묶기

아이콘 아틀라스·설정 로더처럼 주인이 하나인 리소스는 unique_ptr이 적합합니다. 복사 대신 이동만 허용됩니다.

Cpp
#include <filesystem>
#include <memory>

struct TextureAtlas {
    explicit TextureAtlas(std::filesystem::path dir);
};

class IconCache {
public:
    void load(const std::filesystem::path& dir) {
        atlas_ = std::make_unique<TextureAtlas>(dir);
    }

    TextureAtlas* get() const { return atlas_.get(); }

private:
    std::unique_ptr<TextureAtlas> atlas_;
};

weak_ptr로 순환 참조 끊기

노드가 본문을 shared_ptr로 들고, 본문이 다시 노드를 shared_ptr로 들면 순환이 생깁니다. 한쪽을 weak_ptr로 두면 수명이 명확해집니다.

Cpp
class DocumentBody;

class PreviewPane {
public:
    void bind(std::shared_ptr<DocumentBody> doc) {
        body_ = std::move(doc);
    }

    std::size_t paragraphCount() const {
        if (auto locked = body_.lock()) {
            return locked->paragraphCount();
        }
        return 0;
    }

private:
    std::weak_ptr<DocumentBody> body_;
};

lock()이 빈 shared_ptr을 주면 대상은 이미 파괴된 것입니다. UI 프리뷰처럼 “없어도 되는” 관찰자에 잘 맞습니다.

enable_shared_from_this

노드가 자기 자신을 콜백에 shared_ptr로 넘겨야 할 때는 std::enable_shared_from_this를 씁니다.

Cpp
struct TreeNode
    : std::enable_shared_from_this<TreeNode> {
    // ...
    void scheduleUpdate() {
        auto self = shared_from_this();
        queueAsync([self] { self->refresh(); });
    }
};

설계 체크리스트

1. 단일 소유면 unique_ptr, 공유가 필요하면 shared_ptr을 씁니다.

2. 부모↔자식처럼 순환이 가능하면 한쪽을 weak_ptr로 둡니다.

3. 팩토리 결과는 make_shared로 만들고 alias 타입으로 API에 드러냅니다.

4. downcast는 dynamic_pointer_cast로 하고, 실패를 nullptr로 처리합니다.

5. get()으로 꺼낸 raw 포인터는 즉시 사용 범위로만 제한합니다.

6. 컨테이너 순회 중 삭제는 ID나 weak_ptr로 대상을 잡고 분리합니다.

자주 발생하는 문제

다음 단계

소유권 그래프가 익숙해지면 다음으로 확장하기 좋습니다.

• JSON 직렬화 시 shared_ptr 그래프를 ID 참조로 저장할지, 깊은 복사로 둘지 결정하기

• unique_ptr custom deleter로 C API 포인터 감싸기 (이 시리즈의 extern "C" 글)

• 스레드 경계에서 shared_ptr 복사 비용과 수명 보장 다시 보기

cppreference의 shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr 항목과 C++ Core Guidelines의 리소스 소유권 절을 함께 보면 API 세부 규칙을 놓치지 않습니다.