[Effective C++] 항목 5. C++가 은근슬쩍 만들어 호출해 버리는 함수들에 촉각을 세우자

컴파일러가 자동으로 만들어내는 함수

비어 있는 클래스일지라도 컴파일러가 저절로 선언해 주는 멤버 함수들이 있다. 바로 복사 생성자, 복사 대입 연산자, 그리고 소멸자이다. 만약 생성자 조차도 선언되어 있지 않으면 기본 생성자까지 컴파일러가 만들어 낸다. 이들은 모두 기본형으로 public이며 inline 함수로 만들어 진다(항목 30 참조).

따라서 다음과 같은 클래스는

class Empty {
};

class Empty {
public:
    Empty() { ... }                            // 기본 생성자
    Empty(const Empty& rhs) { ... }            // 복사 생성자
    ~Empty() { ... }                           // 소멸자
    Empty& operator=(const Empty& rhs) { ... } // 복사 대입 연산자
};

위의 코드와 크게 다르지 않다. 그렇다고 컴파일러가 무턱대고 만들어 내는 것은 아니고, 아래와 같이 사용될 때 필요에 의해 만들어낸다.

Empty e1; // 기본 생성자, 소멸자
Empty e2(e1); // 복사 생성자
e2 = e1; // 복사 대입 연산자

기본 생성자/소멸자가 생성될 때에는 기반 클래스 및 비정적 데이터 멤버의 생성자/소멸자가 자동으로 호출된다. 이 때, 이 클래스가 상속한 기반 클래스의 소멸자가 가상 함수로 선언되어 있지 않으면, 비가상 소멸자로 만들어 진다(항목 7 참조).

컴파일러가 만들어낸 복사 생성자와 복사 대입 연산자는 원본 객체의 비정적 데이터를 사본 객체로 복사한다.

template<typename T>
class NamedObject {
public:
    NamedObject(const char *name, const T& value);
    NamedObject(const std::string& name, const T& value);
    ...
private:
    std::string nameValue;
    T objectValue;
};

이 템플릿 클래스 안에는 생성자가 선언되어 있으므로, 컴파일러는 기본 생성자를 만들어 내지 않는다. 반면에 복사 생성자나 복사 대입 연산자는 선언되어 있지 않기 때문에, 이 두 함수의 기본형이 컴파일러에 의해 만들어 진다(물론 필요에 의해서).

NamedObject<int> no1("Smallest Prime Number", 2);
NamedObject<int> no2(no1);

컴파일러는 no1.nameValue와 no1.objectValue를 사용하여 no2.nameValue 및 no2.objectValue를 각각 초기화 한다.

nameValue의 타입은 std::string이고, std::string은 자체적으로 복사 생성자를 갖고 있기 때문에 no2.nameValue의 초기화는 std::string의 복사 생성자에 no1.nameValue를 인자로 호출하여 이루어 진다.

objectValue의 타입은 템플릿 인스턴스화에 의해 int 형이 되는데, int는 기본 제공 타입이므로 no2.objectValue는 no1.objectValue의 값을 그대로 복사해 오는 것으로 끝난다.

따라서 다음과 같은 기본형의 복사 생성자가 만들어 질 것이다.

NamedObject(const NamedObject& other)
    : nameValue(other.nameValue),
      objectValue(other.objectValue)
{
}

복사 대입 연산자가 자동 생성되지 않는 경우

컴파일러가 만들어 주는 복사 대입 연산자도 근본적으로는 복사 생성자와 원리가 똑같다. 그러나 복사 대입 연산자의 자동 생성이 되려면 최종 코드가 ‘적법해야(legal)’ 하고, ‘이치에 맞아야만(reasonable)’ 한다. 둘 중 하나라도 만족하지 못하면 컴파일러는 operator= 함수를 만들어내지 않는다.

template<class T>
class NamedObject {
public:
    // 이 생성자는 이제 상수 타입의 name을 취하지 않는다.
    // nameValue가 비상수 string의 참조자가 되었기 때문이다.
    // 또한, 참조할 string을 가져야 하기 때문에 char* 는 없애 버렸다.
    NamedObject(std::string& name, const T& value);
    ... // operator= 는 선언되지 않았다고 가정
private:
    std::string& nameValue; // 참조자
    const T objectValue; // 상수
};

자 그럼 다음과 같은 코드에선 어떤 일이 일어날까?

std::string newDog("Persephone");
std::string oldDog("Satch");

NamedObject<int> p(newDog, 2);
NamedObject<int> s(oldDog, 36);

p = s; // p의 데이터 멤버에는 어떤 일이 일어날까?

C++에서 참조자와 상수는 중간에 변경이 불가능하므로 컴파일이 되지 않는다. 따라서 참조자나 상수 데이터 멤버를 갖고 있는 클래스의 경우, 대입 연산을 지원하기 위해서는 직접 복사 대입 연산자를 정의해 주어야 한다.

추가로 기반 클래스가 복사 대입 연산자를 private으로 선언한 경우, 파생 클래스는 암시적 복사 대입 연산자를 가질 수 없다. 파생 클래스에 대해 컴파일러가 만들어 주는 복사 대입 연산자는 기반 클래스의 복사 대입 연산자를 호출해야 하는데, private으로 되어 있으면 호출할 권한이 없기 때문이다.

• 컴파일러는 경우에 따라 클래스에 대해 기본 생성자, 복사 생성자, 복사 대입 연산자, 소멸자를 암시적으로 만들어 놓을 수 있다.