C++ 연산자 오버로딩과 소멸자 꼬인 문제 도움 부탁드립니다.

bbchip의 이미지

안녕하세요. C++ 공부중인 학부생입니다.
행렬 클래스를 만들어보고자 하다가 오버로딩과 소멸자 부분이 꼬여서 이렇게 글 올리게 되었습니다.

이 클래스는 'x by y'사이즈의 행렬을 만들기 위해서 생성자의 인자값으로 입력을 받고, 생성자에서 입력 받은만큼 2차원 공간을 동적할당합니다.
그리고 + 연산자 오버로딩 부분에서 더한 값을 저장할 객체를 만든 후, 각 행렬의 요소끼리 더한 후 그 객체를 리턴합니다.

여기서 문제가 발생하는데, 그 temp라는 객체를 리턴할 경우 그 객체를 복사한 임시객체가 만들어지고, + 연산자 오버로딩 부분에 있던 temp라는 객체는 소멸되는데요.
자연스럽게 소멸자가 실행되면서 행렬의 값을 담고있던 arr 부분이 해제가 되어버립니다;;
그러면 임시객체는 사실 상 얕은 복사이기 때문에 그 객체의 arr 부분도 날아가 버려서 그 공간은 접근할 수 없게 되어버립니다.

temp라는 객체를 동적할당하여 그 주소값만 리턴하는 방법도 생각 해보았습니다만, 그 방법은 어느 시점에서 동적할당한 부분을 해제해야 메모리 누수가 없을 지 감이 안 잡힙니다;;

다른 분들은 이런 문제가 발생하면 어떻게 해결하시는지 궁금합니다.

#include <iostream>
 
class Mat {
private:
	int ** arr;
	int x, y;
 
public:
	Mat(int _x, int _y) : x(_x), y(_y){
		arr = new int * [y];
 
		for (int i = 0; i < x; i++)
			arr[i] = new int[x];
 
		for (int i = 0; i < y; i++)
			for (int j = 0; j < x; j++)
				arr[i][j] = 1;
	}
 
	Mat & operator+(Mat & _mat) {
		Mat temp(2, 2);
 
		for (int i = 0; i < y; i++)
			for (int j = 0; j < x; j++)
				temp.arr[i][j] = this->arr[i][j] + _mat.arr[i][j];	
 
		return temp;
	}
 
	Mat & operator=(Mat & _mat) {
		for (int i = 0; i < y; i++)
			for (int j = 0; j < x; j++)
				this->arr[i][j] = _mat.arr[i][j];
 
		return * this;
 
	}
 
	void PrintMatrix() {
		for (int i = 0; i < y; i++)
			for (int j = 0; j < x; j++)
				std::cout << this->arr[i][j] << std::endl;
 
	}
 
	~Mat(){
		for (int i = 0; i < y; i++)
			delete [] arr[i];
 
		delete[] arr;
 
	}
 
};
 
 
 
int main(void) {
	Mat a(2, 2), b(2, 2);
 
	a = a + b;
 
	a.PrintMatrix();
 
 
}
...!의 이미지

우선 const 가 몇 군데 빠졌습니다. const는 사용할 수 있는 곳에는 반드시 사용한다고 생각하세요.

대입 연산자는 아래와 같아야 합니다.

Mat & operator=(const Mat & _mat)

더하기는 다음과 같아야 하구요. 리턴 타입이 레퍼런스면 안됩니다.

Mat operator+(const Mat & _mat) const

올려주신 코드를

g++ -W -Wall -g -fsanitize=address -fsanitize=leak -fsanitize=undefined -fno-omit-frame-pointer Matrix.cpp

와 같이 컴파일하면 우선 말씀드린 레퍼러스에 대한 경고
Matrix.cpp:21:7: warning: reference to local variable ‘temp’ returned [-Wreturn-local-addr]

를 보실 수 있고, 실행하면 다음과 같은 에러를 보실 수 있습니다.
Matrix.cpp:33:28: runtime error: member access within null pointer of type 'struct Mat'
... 중략 ...
#0 0x40202c in Mat::operator=(Mat&) /home/.../Matrix.cpp.cpp:33
... 하략 ...

위에 알려드린대로 고치면 문제가 사라집니다. 메세지를 잘 읽어보고 무엇이 문제인지 생각해보세요. 컴파일러 플래그들에 대해서도 한 번 찾아보시구요.

또 한 가지 주목할 점은 실행했을 때에 질문하신 메모리 누수에 대해서 아무런 에러가 없다는 겁니다. 메모리 누수가 있는 아주 단순한 프로그램을 하나 만들어서 알려드린대로 컴파일해보고 어떤 에러가 나는 지 확인해보세요.

그 다음에는 Mat d = b; 를 넣어보시고 에러를 확인하세요. 이 경우는 아마도 bbchip님께서 쉽게 이해할 수 있을겁니다.

그 다음에는 어떤 문자열을 출력하는 복사생성자를 만들고 (얕은 복사를 하도록 해야 프로그램의 현재 행동이 유지되겠지요) 소멸자에도 출력문을 넣어서 복사생성자와 소멸자가 몇 번 호출되는 지 세어보시고 예상하신 횟수와 같은지 확인해보세요. a = a + b; 대신에 Mat c = a + b; 로 고치고 c.PrintMatrix(); 도 추가해서 다시 한 번 확인해보세요. bbchip님께서 현재 알고 있는 것과 어떤 점에서 모순인지를 잘 생각해보세요.

그 다음에는 copy elision 과 return value optimization에 대해서 찾아보세요. 그리고 나서 move semantic에 대해서 찾아보세요. 좋은 자료들이 많이 있을 겁니다 :)

bbchip의 이미지

감사합니다. 복사생성자 부분 좀 더 공부 해보겠습니다~

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