[C++] 댕글링 포인터 (Dangling Pointer)

댕글링 포인터(Dangling Pointer)는 C++ 프로그래밍에서 매우 위험한 버그의 원인이 되는 문제로, 가리키는 대상이 더 이상 유효하지 않은 포인터를 말합니다. 이는 주로 동적 메모리를 관리할 때 발생할 수 있으며, 메모리 누수나 예기치 않은 동작을 일으킬 수 있습니다.

댕글링 포인터가 발생하는 상황

1. 해제된 메모리를 참조할 때
   delete 또는 delete[]를 사용하여 메모리를 해제한 후, 여전히 그 메모리를 가리키는 포인터가 남아있는 경우.

    int* p = new int(5);
    delete p;
    // p는 이제 댕글링 포인터가 됨
    *p = 10;  // 정의되지 않은 동작 (Undefined Behavior)

2. 스택 메모리 참조
   함수가 종료된 후에도 지역 변수를 가리키는 포인터가 남아있는 경우.

    int* danglingPointer() {
        int localVar = 10;
        return &localVar;  // localVar은 함수가 끝나면 소멸됨
    }
   
    int main() {
        int* p = danglingPointer();
        // p는 이제 댕글링 포인터가 됨
        *p = 5;  // 정의되지 않은 동작
        return 0;
    }

3. 객체가 소멸된 후 참조
   객체가 소멸된 후, 그 객체의 멤버에 대한 포인터가 남아있는 경우.

    class MyClass {
    public:
        int value;
    };
   
    int main() {
        MyClass* obj = new MyClass();
        int* p = &obj->value;
        delete obj;
        // obj와 그 멤버 value는 더 이상 유효하지 않음
        *p = 10;  // 정의되지 않은 동작
        return 0;
    }

댕글링 포인터를 방지하는 방법

1. 포인터를 nullptr로 초기화 및 설정
   메모리를 해제한 후 포인터를 nullptr로 설정하여, 해제된 메모리를 다시 참조하는 것을 방지합니다.

    int* p = new int(5);
    delete p;
    p = nullptr;  // p를 nullptr로 설정하여 더 이상 사용하지 않도록 함

2. 스마트 포인터 사용
   C++11 이후, 스마트 포인터(std::unique_ptr, std::shared_ptr)를 사용하여 자동으로 메모리를 관리합니다.

    #include <memory>
   
    int main() {
        std::unique_ptr<int> p = std::make_unique<int>(5);
        // 메모리는 자동으로 관리되고, 댕글링 포인터가 발생하지 않음
        return 0;
    }

3. 객체의 수명 관리
   객체의 수명을 명확히 관리하여, 소멸된 객체를 참조하지 않도록 합니다. 예를 들어, 객체의 소멸 후 그 객체를 참조하는 포인터를 사용하지 않도록 주의합니다.

4. RAII (Resource Acquisition Is Initialization) 원칙
   객체의 생명 주기를 관리하여 자원을 할당하고 해제하는 것을 객체의 생성자와 소멸자에서 처리합니다.

    #include <iostream>
   
    class Resource {
    public:
        Resource() { std::cout << "Resource acquired\n"; }
        ~Resource() { std::cout << "Resource released\n"; }
    };
   
    void useResource() {
        Resource res;
        // res는 함수가 끝날 때 자동으로 소멸됨
    }
   
    int main() {
        useResource();
        // Resource는 자동으로 해제됨
        return 0;
    }

결론

댕글링 포인터는 매우 위험한 버그를 초래할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서는 메모리 관리를 철저히 해야 합니다. 스마트 포인터를 사용하고, 포인터를 해제한 후 nullptr로 설정하며, RAII 원칙을 따르는 등의 방법으로 댕글링 포인터를 예방할 수 있습니다. 이러한 방식을 통해 더 안전하고 안정적인 코드를 작성할 수 있습니다.