Effective C++ Day2

객체를 사용하기 전에 반드시 그 객체를 초기화 하자!

• 초기화에 런타임 비용이 소모될 수 있는 상황이라면 값이 초기화 된다는 보장이 없습니다.
  • 배열(C++의 C인 부분)은 각 원소가 확실히 초기화된다는 보장이 없습니다.
  • STL의 vector(C++의 STL부분)는 초기화가 된다는 보장을 가지고 있습니다.
  • 이렇기에 모든 객체를 사용하기 전에 항상 초기화 하는 것입니다.

대입(assignment)을 초기화(Initialization)와 헷갈리지 않는 것이 가장 중요합니다.

// '초기화'가 아닌 '대입'을 하고 있습니다.
DevRookie::DevRookie(const std::string& name, const std::string& address,
										const std::list<PhoneNumber>& phones)
{
		theName = name;
		theAddress = address;
		thePhones = phones;
		numTimesConsulted = 0;
}

• 초기화는 생성자가 호출되기 전에 데이터 멤버의 기본 생성자가 호출되었습니다.
• 그 중 numTimesConsulted은 기본제공 타입의 데이터 멤버이기 때문에 생성자 안에서 대입되기 전에 초기화되리란 보장이 없습니다.

초기화 리스트(Initalizer List)를 사용하면 됩니다.

// 이제 생성자 본문에서 대입하는 것이 아닌 초기화를 하고 있습니다.
DevRookie::DevRookie(const std::string& name, const std::string& address,
										const std::list<PhoneNumber>& phones)
: theName(name),
	theAddress(address),
	thePhones(phones),
	numTimesConsulted(0)
{		
		// Do Nothing...
}

• 데이터 멤버에 사용자가 원하는 값을 주고 시작한다는 점에서는 똑같지만, 초기화 리스트를 사용하는 것이 더 효율적일 가능성이 큽니다.
  • 대입을 사용한 버전에서는 기본 생성자를 호출해서 초기화를 미리 해 놓은 뒤, 생성자에서 곧바로 새로운 값을 대입하는 것입니다.
    • 초기화 직후(데이터 멤버의 생성자) → 대입(복사 대입 연산자 호출)
  • 초기화 리스트에서 쓰이는 인자는 데이터 멤버에 대한 생성자의 인자로 쓰이기 때문에 대입이 일어나지 않습니다.
    • 초기화(복사 생성자 호출)
  • 기본제공 타입의 객체는 초기화와 대입에 걸리는 비용의 차이가 없지만, 같이 초기화 리스트를 사용하는 것이 좋습니다.

• 너무 과한 것 아닌가?

  어떤 데이터 멤버가 멤버 초기화 리스트에 들어가지 않았고, 그 데이터 멤버의 타입이 사용자 정의 타입이면, 컴파일러가 자동으로 그들 멤버에 대해 기본 생성자를 호출하게 되어 있기 때문입니다.

  하지만 초기화 리스트를 애용하는 센스를 보여줘야만, 어쩌다 리스트에서 멤버를 빼먹었을 때 어떤 멤버가 초기화되지 않을 수 있다는 사실을 끌고 가야 하는 부담이 없어지게 됩니다. (초기화가 반드시 이루어진다고 장담을 할 수 없기 때문입니다.)

초기화 리스트를 사용하는 것이 선택이 아닌 의무가 될 때도 있습니다. 바로 상수나 레퍼런스로 되어 있는 데이터 멤버의 경우입니다.

• 상수와 레퍼런스는 대입 자체가 불가능하기 때문입니다.

• C++에서 초기화가 변덕스럽지 않은 부분이 하나 있는데, 바로 객체를 구성하는 데이터의 초기화 순서입니다.
  1. 기본 클래스는 파생 클래스보다 먼저 초기화 됩니다.
  2. 클래스 데이터 멤버는 선언된 순서대로 초기화 됩니다.
  3. 멤버 초기화 리스트에 넣어진 순서가 다르더라도, 초기화 순서는 그대로입니다.(주의)
• 비지역 정적 객체의 초기화 순서는 개별 번역 단위에서 정해집니다.
  • 정적 객체(static object)는 자신이 생성된 시점부터 프로그램이 끝날 때까지 살아 있는 객체를 일컫습니다.
    • 스택 / 힙 기반 객체는 정적 객체가 될 수 없습니다.
    • 전역 객체의 범주에 들어가는 것은..
      1. 전역 객체
      2. 네임스페이스 유효범위에서 정의된 객체
      3. 클래스 안에서 static으로 선언된 객체
      4. 함수 안에서 static으로 선언된 객체
      5. 파일 유효범위에서 static으로 정의된 객체
    • 1, 2, 3, 5는 비지역 정적 객체(non-local static object)라고 합니다.
    • 4는 지역 정적 객체(local static object)
  • 번역 단위(translation unit)은 컴파일을 통해 하나의 목적 파일(object file)을 만드는 바탕이 되는 소스 코드를 일컫습니다.
    • 기본적으로 소스 파일 하나가 되는데, 그 파일이 #include하는 파일들까지 합쳐서 하나의 번역 단위가 됩니다.

다시 정리하면, 서로 다른 번역 단위에서 정의된 비지역 정적 객체들의 상재거인 초기화 순서는 정해져 있지 않습니다.

class FileSystem
{
public:
	std::size_t numDisks() const;

};

extern FileSystem tfs;

class Dircetory
{
public:
	DirectoryCache(params);
};

Directory::Directory(params)
{
	std::size_t disks = tfs.numDisks();
}

• 이 문제를 해결하기 위해 비지역 정적 객체를 지역 정적 객체로(함수를 호출하는 방식으로) 바꾸면 해결 가능합니다.
  • 이 패턴이 바로 Singleton Pattern 입니다.
  • 지역 정적 개체는 함수 호출 중 그 객체의 정의에 최초로 닿았을 때 초기화가 되도록 C++에서 보장해줍니다.

    class FileSystem { ... };
    FileSystem& tfs()
    {
    		static FileSystem fs;
    		return fs;
    }
  
    class Directory { ... };
  
    Directory::Directory( params )
    {
    		...
    		std::size_t disks = tfs().numDisks();
    		...
    }
  
    Directory& tempDir()
    {
    		static Directory td;
    		return td;
    }
  

  정적 객체 자체를 직접 사용하지 않고, 그 객체에 대한 참조자를 반환하는 함수를 사용하도록 변경한 것입니다.

  • 참조자 반환 함수는 구현이 단순하지만, 다중스레드 시스템에서는 동작에 장애가 생길 우려가 있습니다.
  • 그렇기 때문에 다중스레드가 시작되기 전 미리 참조자 반환 함수를 미리 호출하도록 합니다.
  • 그렇게 되면 초기화에 관계된 Race Condition을 예방할 수 있습니다.

  Key Point

  1. 기본제공 타입의 객체는 직접 손으로 초기화합니다.
  2. 생성자 안에서 대입을 통한 데이터 입력 보다는 초기화 리스트를 즐겨 사용합니다. 추가로 초기화 리스트에 데이터를 나열할 때 각 데이터 멤버가 선언된 순서와 똑같이 하면 더 좋습니다.
  3. 여러 번역 단위에 있는 비지역 정적 객체들의 초기화 순서 문제는 피해서 설계해야 합니다. (비지역 정적 객체 → 지역 정적 객체)