[C++] 가비지 콜렉션 vs 참조 카운팅

이 글은 가비지 콜렉션과 참조 카운팅을 공부하고 정리한 글입니다.

가비지 컬렉션(Garbage Collection, GC)

• Java와 C#에서 지원
• 보통 트레이싱 가비지 컬렌션(Tracing Garbage Collection)을 의미
• 메모리 누수를 막으려는 시도
• 주기적으로 컬렉션 실행
• 충분한 여유 메모리가 없을 때 컬렉션이 실행됨
  • 스케쥴에 따라 또는 수동으로도 실행가능
• 매 주기마다, GC는 루트를 확인함
  • 전역 변수
  • 스택
  • 레지스터
• 힙에 있는 개체에 루트를 통해 접근할 수 있는지 판단
• 접근할 수 없다면, 가비지로 간주해서 해제
• 되게 비용이 많이 드는 작업이지만 C#에서 최적화를 했음
  • https://docs.microsoft.com/ko-kr/dotnet/standard/garbage-collection/fundamentals

  가비지 콜렉션의 문제점

  • 사용되지 않는 메모리를 즉시 정리하지 않음
  • GC가 메모리를 해제해야 하는지 판단하는 동안 애플리케이션이 멈추거나 버벅일 수 있음

참조 카운팅(Reference Counting, RefCounting)

• 가비지 컬렉션처럼, 개체에 대한 참조가 없을 때 개체가 해제됨
• 언제든 참조 횟수를 활용해서 특정 개체가 몇 번이나 참조되고 있는지 판단 가능
• 어떤 개체 A를 다른 개체 B가 참조할 때 횟수가 늘어남
• B가 참조를 그만둘 때 횟수 줄어듦
  • B가 범위를 벗어나는 경우

  강한(Strong) 참조

  • 강한 참조란 개체 A가 개체 B를 참조할 때, 절대 소멸되지 않음을 의미
  • 강한 참조의 수를 저장하기 위해 강한 참조 카운트를 사용
  • 일반적으로 새 인스턴스, 즉 개체에 대한 참조를 만들 때 강한 참조 횟수가 늘어남
  • 강한 참조 횟수가 0이 될 때 해당 개체는 소멸됨

  
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  약한(Weak) 참조

  • 약한 참조는 원시 포인터 해제에 영향을 끼치지 않음
  • 약한 참조 카운트는 약한 참조의 수를 저장하는 데 사용됨
  • 약한 참조로 참조되는 개체는 강한 참조 카운터가 0이 될 때 소멸됨
  • 순환 참조 문제의 해결책

  
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  참조 카운팅의 문제점

  • 참조 횟수는 너무 자주 바뀜
    • 멀티 쓰레드 환경에서 안전하려면, lock이나 원자적(atomic) 연산이 필요
  • 순환(circular) 참조
    • 개체 A가 개체 B를 참조
    • 개체 B가 개체 A를 참조
    • 절대 해제되지 않음

GC나 RefCount를 쓰면 메모리 누수가 없다?

• 전통적인 메모리 누수는 없음
• 하지만 여전히 메모리 누수가 발생할 수 있음
  • 예) 순환 참조

가비지 컬렉션 vs 참조 카운팅

• 가비지 컬렉션
  • 사용하기 확실히 더 쉬움
  • 실시간 또는 고성능 프로그램에 적합하지 않음
• 참조 카운팅
  • 여전히 사용하기 쉬움
  • 실시간 또는 고성능 프로그램에 적합
  • 멀티스레드 환경에서는 순수한 포인터보다 훨씬 느림

참조

포큐아카데미 C++ 언매니지드 프로그래밍

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💻 열심히 공부해서 작성 중이니 오류나 틀린 부분이 있을 경우 
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