RVO, NRVO에 대해 알아보자 😁
안녕하세요! 두두코딩 널두 🥸 입니다 ✋
오늘은 임시객체 개념과 해결방법에 대해 알아보겠습니다.
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궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
+ 감상평 댓글로 남겨주시면 힘이됩니다. 🙇
Intro.
이번 포스팅에서는 임시객체 / RVO (Return Vaule Optimization) 에 대해 알아보겠습니다.
임시객체 (Temporary Object)
아래의 코드는 호출 순서를 알아위해 log를 작성한 Point 클래스이다.
해당 클래스에서는 생성자 / 복사생성자 / 소멸자 호출을 로깅하고 있다. 아래의 모든 코드에서 사용하는 Point는 해당 클래스를 참고한다.
#include <iostream>
class Point {
int x, y;
public:
Point(int a = 0, int b = 0)
{
std::cout << "Point() 생성자" << std::endl;
}
Point(const Point& p)
{
std::cout << "Point(const Point&) 복사 생성자" << std::endl;
}
~Point()
{
std::cout << "~Point() 소멸자" << std::endl;
}
};
아래의 코드의 호출 순서는 어떻게 될까?
int main()
{
Point p1(1,1);
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위 코드의 로깅 순서는 1. Point()생성자 -> 2. “this is main” 문장 -> 3. ~Point() 소멸자 순서로 기록된다.
우린 보통 이와 같이 작성을 해서 많이 사용한다.
보통 객체를 생성하더라도, 이름을 적고 뒤에 ()를 통해 값을 넣어 인자를 전달하거나, 인자가 없는 객체를 생성한다.
만약 아래와 같이 사용하게 될 경우, 어떤 의미를 가질까?
int main()
{
Point(1,1); // 클래스의 이름 없이 "인자"를 전달함.
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위와 같이 Point 클래스의 이름이 없이, 클래스명 다음 ()를 적는 경우를 우리는 임시객체를 만들었다고 이야기한다.
임시 객체의 중요한 특징은 “수명이 단일 문장”이라는 점이다. 즉, 임시객체를 적은 문장 내에서만 존재하고, 문장을 마치고(;) 다음 문장으로 넘어갈 경우 파괴된다는 특징이 있다. 보통 이름 없는 객체라고도 부른다.
그렇다면 해당 임시 객체의 호출순서는 어떻게 될까?
임시객체의 호출 순서는 1. Point() 생성자 -> 2. ~Point() 소멸자 -> 3. “this is main” 문장 이다.
즉, 단일 문장(;)이 끝나면 임시객체는 파괴된다. 따라서, Point는 먼저 소멸되고 문자열이 찍히는 특징을 볼 수 있다.
임시객체의 활용은 언제 하는가? 사실 임시객체의 활용은 굉장히 방대하다. 따라서, 중급내용에서 좀 더 다루기로하고, 우선 RVO 개념에 대해 좀 더 중점을 두고 알아보도록 한다. (중급 포스팅이 완료되면, 해당 포스팅에 링크를 활용할 수 있도록 하겠다.)
전역변수 값 반환
아래의 코드는 전역 객체를 만들고, 해당 객체를 foo()내부에서 반환하는 동작을 수행한다.
Point pt(1,1);
Point foo()
{
std::cout << "foo()" << std::endl;
return pt;
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
foo() 내부에서 전역 객체를 반환하고 있는데, 이와 같이 값을 반환할 경우 컴파일러는 pt의 임시객체를 만들어 값을 담아두고, 반환하다록 한다.
해당 코드의 실행순서는 어떻게 될것인가?
1. 전역 객체 Point() 생성자 호출
2. “foo()” 문자열
3. pt 임시객체 Point(const Point&) 복사 생성자 호출
4. pt 임시객체 ~Point() 소멸자 호출
5. “this is main” 문자열
6. 전역객체 ~Point() 소멸자 호출
위와 같은 순서로 호출이 이루어진다.
여기서 주목할 점은 전역 객체 값 반환 시 임시객체 생성한다는 점과 함수 반환 후 다음 문장으로 넘어갈 경우 소멸된다는 점이다.
임시객체를 만들면 필연적으로 따라오는게, 복사 생성자 / 소멸자 가 따라오게 된다. 이는 함수 호출을 2회를 추가로 하기 때문에 성능 저하로 이어질 수 있다. 이를 좀 개선할 수 있는 방법을 알아보자.
최적화 방법
임시 객체를 만들면 성능저하가 발생할 수 있다. 전역 객체를 값으로 반환하기 위해서는 임시 객체 생성 보다 참조로 반환하도록 하자.
Point pt(1,1);
// 참조로 반환하도록 변경함.
Point& foo()
{
std::cout << "foo()" << std::endl;
return pt;
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위와 같이 foo()의 반환값을 Point -> Point& 로 변경할 경우 임시 객체를 제거할 수 있다.
위 코드의 호출 순서는 다음과 같다.
1. 전역 객체 Point() 생성자 호출
2. “foo()” 문자열
3. “this is main” 문자열
4. 전역객체 ~Point() 소멸자 호출
전역 객체를 값으로 반환할 때는 꼭 참조 값으로 반환하는 연습을 하자.
지역 변수 값 반환
지역변수를 값으로 반환 할 경우 어떤 일이 발생할까?
기존의 Point(1,1)를 전역변수에서 지역변수로 바꿔서 생각해보자.
Point foo()
{
Point pt(1,1);
std::cout << "foo()" << std::endl;
return pt;
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위와 같이 지역변수 내부에서 객체를 만들고, 해당 객체를 반환할 경우 컴파일러가 전역 변수와 동일하게 임시 객체를 생성해 반환하도록 한다. 해당 함수 호출 순서는 다음과 같다.
1. 지역 객체 Point() 생성자 호출
2. “foo()” 문자열
3. pt 임시객체 Point(const Point&) 복사 생성자 호출
4. pt 임시객체 ~Point() 소멸자 호출
5. 지역 객체 ~Point() 소멸자 호출
6. “this is main” 문자열
전역객체와 다른점은 소멸자가 연달아 2번불린다는 점이다.
해당 케이스를 g++로 빌드할 경우, 위와 같은 로그를 볼 수 없다면 -fno-elide-constructor 옵션을 통해 확인해보도록 하자.
지역객체 같은 경우도 임시 객체를 없애려면 참조로 만들면 될까?
지역변수의 참조 반환은 절대 안된다!!!
지역 변수 같은 경우 함수를 벗어나면 파괴되기 때문에 해당 값을 참조하게 되면 큰 버그를 유발하게 된다. 그러면 임시객체를 없앨 수 있는 방법은 없을까?
그래서 등장한 개념이 RVO이다.
RVO
RVO의 핵심개념은 만들면서 반환하자 이다.
지금 문제가 객체를 만들고, 반환하기 위한 객체를 또 만드는 것이다. 즉, 불필요한 객체를 생성하기 때문에 생성 / 소멸이 각 1번씩 추가로 불리는것이 문제의 본질…!!
이를 해결하기 위해 총 2번의 객체 생성 동작을 1번에 처리하도록 한다. 즉, 반환하면서 이름 없는 임시 객체로 처리하도록 한다.
Point foo()
{
// Point pt(1,1);
std::cout << "foo()" << std::endl;
// return pt;
return Point(1,1); // unnamed object 반환
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위 코드와 같이 return Point(1,1); 할 경우 객체는 1개 이며, 만들면서 동시에 반환하고 파괴하는 동작을 수행한다. 동작 순서는 아래와 같다.
1. “foo()” 문자열
2. Point 임시객체 Point() 생성자 호출
3. Point 임시객체 ~Point() 소멸자 호출
4. “this is main” 문자열
NRVO
요새는 컴파일러가 똑똑해져서 아래와 같은 문장을 우리가 아는 RVO로 변경해 처리하도록 한다.
Point foo()
{
Point pt(1,1);
std::cout << "foo()" << std::endl;
return pt;
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위 문장은 우리가 임시객체를 추가로 만들어 호출하기 떄문에 문제라고 한 코드이다. 최근에는 해당 코드를 컴파일러가 컴파일 할 때, 아래와 같이 RVO를 적용해 만들어준다.
// 위 코드가 컴파일러 때문에 이렇게 변경됨!!!!!!!!!!!!!
Point foo()
{
std::cout << "foo()" << std::endl;
return Point(1,1); // unnamed object 반환
}
int main()
{
foo();
std::cout << "this is main" << std::endl;
}
위와 같이 변경되는 현상을 NRVO (Named RVO)라고 부른다. 즉, 이름이 있는 객체라도, RVO 적용을해 성능 개선을 할 수 있도록 만들어 준다는 의미로 사용된다. 요즘 대부분 컴파일러는 해당 기법을 활용하도록 한다.
용어가 너무 자주 나오니, RVO / NRVO는 기억하도록하자!!
Outro.
해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.
강의를 참고하실 분은 여기를 클릭해 확인해주세요!
