C++ 연산자 함수, 복사 생성자에 대해서 헷갈립니다.

Question

#include using namespace std; class Power { int kick; int punch; public: Power(int kick = 0, int punch = 0) { this->kick = kick; this->punch = punch; } Power(Power& ref_p) // 복사 생성자 // Power(const Power& ref_p) // const 복사 생성자 { cout << "복사생성자 호출" << endl; this->kick = ref_p.kick; this->punch = ref_p.punch; } Power operator+(Power arg_p) { Power temp; temp.kick = this->kick + arg_p.kick; temp.punch = this->punch + arg_p.punch; return temp; } ~Power() { cout << "소멸자 호출" << endl; } }; int main() { Power a1(3, 5), b1(4, 6), c1; c1 = a1 + b1; }이 코드에서 main()의 c1 = a1 + b1; 이 동작순서가 궁금합니다.저는 a1 + b1을 operator+ 연산자 함수를 호출하고 나서 함수에서 반환된 임시객체를 복사 생성자를 통해 c1에 대입한다고 생각했습니다.하지만 vs2022에서 단계별로 실행을 하니까 복사 생성자를 먼저 호출해서 (a1 + b1)인 값이 아니라 b1의 값만 c1에 대입하고, 그 다음에 operator+ 연산자 함수를 호출해서 반환값을 따로 복사생성자를 호출하지 않고 그대로 c1에 대입했습니다.객체를 다른 객체로 초기화 할 때는 복사 생성자가 호출되는 게 아닌가요?2. Power a1(3, 5), b1(4, 6); Power c1 = a1 + b1;main()의 코드를 이렇게 바꾸면 적절한 복사 생성작 없다고 해서 오류가 납니다.여기서 오류가 나는 이유는 a1 + b1을 해서 나온 반환값이 임시 객체인데 그 값은 복사 생성자의 매개변수로 전달하려고 하니까복사 생성자의 매개변수는 참조변수여서 임시객체를 대입할 수 없어서 오류가 나는 거고, const 참조 변수를 복사 생성자의 매개변수로 두면 문제 없는 건가요?const 참조 변수로 두는 게 낫다면 앞으로 복사 생성자의 매개변수는 계속 const 참조 변수로 두는 게 나을까요?3.복사 생성자와 operator= 연산자 함수가 어떤 차이가 있는지 잘 모르겠습니다.c1 = a1 + b1; 이 코드에서 operator+ 연산자 함수를 호출하고 반환된 임시 객체를 c1에 대입하는 것을 복사 생성자가 하는 건가요? 아니면 묵시적으로 클래스에 들어있는 operator= 연산자 함수가 하는 건가요?방황하는 코린이를 도와주신다면 감사하겠습니다.

사과맛오렌지 · Accepted Answer

Power c1 = a1 + b1;이건 복사 생성자가,c1 = a1 + b1;이건 operator =가 사용됩니다.c1의 초기화(생성자 호출)은 Power c1;에서 이미 default 생성자의 호출로 실행되었으니까요.객체를 다른 객체로 초기화 할 때는 복사 생성자가 호출되는 게 아닌가요?맞습니다. 다만 c1 = a1 + b1은 초기화가 아닙니다.하지만 vs2022에서 단계별로 실행을 하니까 복사 생성자를 먼저 호출해서 (a1 + b1)인 값이 아니라 b1의 값만 c1에 대입하고, 그 다음에 operator+ 연산자 함수를 호출해서 반환값을 따로 복사생성자를 호출하지 않고 그대로 c1에 대입했습니다.operator+ 전에 복사 생성자가 호출되는 건 맞지만, b1의 값이 c1에 가는 게 아닙니다.#include using namespace std; class Power { int kick; int punch; public: Power(int kick = 0, int punch = 0) { cout << "ctor" << endl; this->kick = kick; this->punch = punch; } Power(Power& ref_p) // 복사 생성자 // Power(const Power& ref_p) // const 복사 생성자 { cout << "copy ctor" << endl; this->kick = ref_p.kick; this->punch = ref_p.punch; } Power operator+(Power arg_p) { cout << "operator+" << endl; Power temp; temp.kick = this->kick + arg_p.kick; temp.punch = this->punch + arg_p.punch; return temp; } Power& operator=(const Power& other) { cout << "operator=" << endl; this->kick = other.kick; this->punch = other.punch; return *this; } ~Power() { cout << "dtor" << endl; } }; int main() { Power a1(3, 5), b1(4, 6), c1; c1 = a1 + b1; }결과는 다음과 같습니다.ctor <-- a1 ctor <-- b1 ctor <-- c1 copy ctor <-- operator+를 실행하며 b1이 Power arg_p에 복사되며 arg_p가 복사 생성됨 operator+ <-- operator+ 시작 ctor <-- operator+의 지역변수 temp 생성 operator= <-- 결과값이 c1에 대입됨 dtor <-- arg_p, temp, a1, b1, c1의 소멸 dtor dtor dtor dtor이건 바꿔서 실행해 보니 실행이 잘 됩니다..?temporary가 reference에 바인딩되는 것은 가능합니다. 그 temporary의 lifetime은 참조변수가 소멸될 때까지 확장됩니다. const가 붙든 안 붙든 상관없는 걸로 알고 있습니다.reference로 받은 매개변수, 아니 무슨 변수든 간에 그 값을 변경할 생각이 없다면 const를 붙여 주는 것이 좋습니다.이건 위 1번에서 설명이 된 것 같습니다.생성자는 객체를 초기화할 때, 연산자는 초기화한 이후에 호출됩니다.Power p1 = otherPower; //이건 copy constructor(물론 move constructor가 없다는 가정 하에) Power p2; p2 = otherPower; //이건 operator========================================추가==========================1. "일반적으로" destructor의 호출은 그냥 "객체가 더 필요없을 때" 정도로 넘어가는 경우가 많기에, dtor의 순서 정도는 크게 신경쓰지 않아도 될 사안이긴 합니다. 다만 C++표준에서 dtor의 호출 순서가 미뤄져도 된다는 말은 없어서, 약간 이상하기도 하네요.. 우선 clang과 gcc에서는 실행 결과가 제 것과 동일하게 보입니다.우선 객체마다 대충 번호를 매기는 방식으로 파악해 보면,(https://onlinegdb.com/t_ZH6T9el) 맨 마지막에 dtor되는 객체는 operator+에서의 temp입니다.이놈은 operator=(const Power& other) 에서 other로 참조되는데, C++표준에 따르면 const 참조된 temporary는 그 참조변수가 사라질 때까지 수명이 연장됩니다.The lifetime of a temporary object may be extended by binding to a const lvalue reference따라서 operator=이 끝난 이후에 소멸되는 게 맞습니다.질문자님 경우에 operator=이전에 소멸되는 객체가 어떤 것인지, 왜 그런지는 한번 확인해봐야 할 것 같습니다.코드를 잘못 붙여넣은 것일수도 있고, MSVC에서 따로 최적화를 하는 것일 수도 있구요..C++표준은 11,14, 17, 20, 23등등이 있으며, 버전마다 그 내용도 조금씩 달라집니다.컴파일러마다 다른 결과가 나오는 경우 컴파일러 버전을 한번 확인해 봐야 합니다.Clang에서 -std=c++17로 컴파일하면 잘 실행되지만, -std=c++14로 컴파일 하면 다음과 같은 오류 메시지가 나옵니다.(사소한 팁이지만 오류 메시지 등은 clang이 보통 많이 친절한 편입니다.> clang++ -std=c++14 main.cpp -o a && ./a main.cpp:49:8: error: no matching constructor for initialization of 'Power' Power c1 = a1 + b1; ^ ~~~~~~~ main.cpp:9:2: note: candidate constructor not viable: no known conversion from 'Power' to 'int' for 1st argument Power(int kick = 0, int punch = 0) ^ main.cpp:16:2: note: candidate constructor not viable: expects an lvalue for 1st argument Power(Power& ref_p) // 복사 생성자 ^ 1 error generated.c1에서 (a1 + b1)을 더하는 과정에서 알맞는 생성자가 없다고 합니다.이어 나오는 diagnose에 따르면 overload resolution에서 선택지가 Power(int kick = 0, int punch = 0)와 Power(Power& ref_p)인데, 전자는 (a1 + b1)가 int가 아니라서 안 되고, 후자는 파라메터로 lvalue를 받는 놈이라서 안 된다고 합니다. (a1 + b1)는 prvalue니까요.복사 생성자 파라메터에 const를 붙이거나, 애초에 prvalue를 받을 수 있는 move 생성자를 만들어 주면 오류가 나지 않습니다.복사 연산자, 임시 객체의 lifetime, 레퍼런스 객체의 초기화, 암묵적 형변환 등의 표준을 뒤져 보면 정확한 답을 찾을 수 있을 겁니다. (저는 찾다가 눈이 아파서ㅠㅠ 좀이따 다시 한번 봐야겠네요)아마 C++17부터 prvalue는 const하지 않은 lvalue에 바인딩될 수 없다는 규칙이 새로 생긴 듯 합니다.constructor간의 overload resolution에서 다른 예외를 두는지는 아직 못 찾아봤지만, 일반적인 temporary rvalue -> non-const reference 변환은 UB인 듯 합니다.https://en.cppreference.com/w/cpp/language/referenceAlthough references, once initialized, always refer to valid objects or functions, it is possible to create a program where the lifetime of the referred-to object ends, but the reference remains accessible (dangling). Accessing such a reference is undefined behavior.컴파일러마다 구현이 다르다는 것은 컴파일러 버그거나, 표준에서 이를 승인했기 때문입니다. 컴파일러 버전에 따라 어떻게 변하는지, 다른 컴파일러에서는 어떻게 동작하는지, 표준에서는 뭐라고 설명하는지를 읽어본다면 그 이유와 원리를 찾을 수 있을 것입니다.다만 그 예외도 명시하고 있는데 :Note that rvalue references and lvalue references to const extend the lifetimes of temporary objects (see Reference initialization for rules and exceptions).Reference initialization에서는Whenever a reference is bound to a temporary object or to a subobject thereof, the lifetime of the temporary object is extended to match the lifetime of the reference, where the temporary object or its subobject is denoted by one of following expression:a temporary materialization conversion...temporary materialization이 뭔고 하니....https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion#Temporary_materializationTemporary materialization occurs in the following situations:when binding a reference to a prvalue;...a const reference가 아니라 a reference라고 되어 있으니, 문자 그대로 해석하자면 non-const 레퍼런스로 바인딩하더라도 문제가 없다는 말이긴 합니다.다만 대부분의 SO 질문 등의 자료는 "temporary를 non-const 레퍼런스에 바인딩할 수는 없다"라고 말하고 있는지라.. 애초에 당장 소멸되어야 당연한 temporary를 레퍼런스에 바인딩해야 할 일도 거의 없고, 있다 한들 읽기 전용(const)로 쓸 뿐이지 non-const로 쓰는 건 애초에 케이스 자체가 거의 없다시피 하니, 속 시원한 자료도 없는 듯 합니다.즉, 결론은C++17부터는 non-const reference에도 temporary를 바인딩할 수 있다. 따라서 컴파일러 레벨에 따라 실행 가능 여부가 다른 것이다.=========추가에 추가...=========혹시나.. 싶어서 함 테스트해 봤습니다.#include using namespace std; class Obj { public: int data; Obj(int data = 0) { this->data = data; } }; Obj add(const Obj& a, const Obj& b) { Obj temp(0); temp.data = a.data + b.data; return temp; } void printer(Obj& a) { cout << a.data; } int main() { Obj a1(3), b1(4); printer(add(a1, b1)); } --- 결과--- > clang++ main.cpp --std=c++17 && ./a.out main.cpp:25:2: error: no matching function for call to 'printer' printer(add(a1, b1)); ^~~~~~~ main.cpp:18:6: note: candidate function not viable: expects an lvalue for 1st argument void printer(Obj& a) { ^ 1 error generated.젠장... 안 됩니다..temporary materialization를 다시 보니, 아래 구절이 눈에 띕니다.Note that temporary materialization does not occur when initializing an object from a prvalue of the same type (by direct-initialization or copy-initialization): such object is initialized directly from the initializer. This ensures "guaranteed copy elision".아마 아래 추측도 틀린 거라면, 저는 에라 모르겠다 하고 그냥 그런갑다 하고 넘어갈까 생각중입니다 ㅋㅋ아래 코드를 돌려 봅시다.#include using namespace std; class Power { int kick; int punch; public: Power(int kick = 0, int punch = 0) { cout << "ctor" << endl; this->kick = kick; this->punch = punch; } Power(Power& ref_p) // 복사 생성자 // Power(const Power& ref_p) // const 복사 생성자 { cout << "copy ctor" << endl; this->kick = ref_p.kick; this->punch = ref_p.punch; } Power operator+(Power arg_p) { cout << "operator+" << endl; Power temp; temp.kick = this->kick + arg_p.kick; temp.punch = this->punch + arg_p.punch; return temp; } Power& operator=(const Power& other) { cout << "operator=" << endl; this->kick = other.kick; this->punch = other.punch; return *this; } ~Power() { cout << "dtor" << endl; } }; int main() { Power a1(3, 5), b1(4, 6); Power c1 = a1 + b1; } ---결과값--- > clang++ -std=c++17 main.cpp -o a && ./a ctor ctor copy ctor <-- b1을 복사해서 operator+의 파라메터 Power arg_p를 생성 operator+ ctor dtor dtor dtor dtor뭔가 빠진 게 보이시나요?c1에 결과값을 집어넣을 때 복사 생성자가 호출되지 않았습니다.a1+b1의 값을 c1에 넣는다는 것을 알고 있으니, a1+b1을 만들고 그 값을 c1에 복사하는 게 아니라, 아예 처음부터 a1+b1의 결과를 c1에 넣는 겁니다.쉽게 말하면 operator+의 Power temp변수가 c1이 되는, 즉 &temp == &c1가 된다는 뜻입니다.이를 copy elision이라고 하는데, C++17으로 넘어오면서 copy elision이 가능한 몇몇 케이스는 컴파일러가 필수적으로 수행(Mandatory elision of copy/move operations)하도록 바뀌었습니다.copy elision의 가장 큰 특징은 copy constructor를 생략할 때, side effect가 있는지 없는지 신경쓰지 않는다는 뜻입니다. 일반적으로 side effect(예를 들면 위의 출력문)이 있는 함수나 코드는 최적화되더라도 없어지지는 않습니다. 하지만 copy elision은 복사 생성자에 side effect가 있더라도 생략해버립니다.Copy elision is [the only allowed form of optimization (until C++14)] [one of the two allowed forms of optimization, alongside allocation elision and extension, (since C++14)] that can change the observable side-effects.아마 C++17으로 컴파일할 때는 mandatory copy elision 조건에 걸리면서 copy constructor 자체가 무시되어 오류가 안 나는 것인가...? 싶은 생각이 듭니다.근데 아무리 side effect를 무시하고 최적화를 진행한다지만, compile error가 나야 할 상황까지 무시하는 게 맞는지... 뭔가 놓친 게 있는 듯한 찜찜한 기분입니다.

mirheeoj · Answer

Power operator+(Power arg_p)정의를 보시면 arg_p는 레퍼런스가 아니고 일반 객체입니다. 즉 이게 호출될때 객체가 하나 더 생성됩니다. (레퍼런스로 바꾸시면 사라집니다.) c1 = a1 + b1;이 코드는 c1=a1.operator+(b1)을 호출한 것과 같습니다. 따라서 b1을 복사하는 과정이 먼저 타나게 되는 것입니다.오퍼레이터 오버로딩 끝에서는 임시객체가 반환되었고, 반환된 임시객체를 c1에 저장하는 것은 암묵적 대입연산자를 사용하므로 (멤버 shallow copy) 여기서는 복사 생성자는 호출될 일이 없습니다. c1을 먼저 생성한 뒤 a1+b1을 넣는것과, c1을 생성하면서 a1+b1을 한꺼번에 넣는 것은 말씀하신 차이가 있습니다. 전자는 대입 연산자가, 후자는 복사 생성자가 동작합니다.

저스트코린이 · Answer

앗.. 그런 방법이 있는 줄은 몰랐네요.. 일단 사과맛오렌지님이 올리신 코드를 제 컴퓨터의 vs2022에서 실행을 해보니까 실행결과가 다르게 나타났습니다.사과맛오렌지님 실행결과 나의 실행결과 (1) ctor | ctor (2) ctor | ctor (3) ctor | ctor (4) copy ctor | copy ctor (5) operator+ | operator+ (6) ctor | ctor (7) operator= | dtor (8) dtor | operator= (9) dtor | dtor (10) dtor | dtor (11) dtor | dtor (12) dtor | dtor학교에서 쓰는 vs2013에서는 또 실행결과가 달랐습니다.이렇게 동작순서가 컴파일러마다 조금씩 차이가 있다면 동작순서를 하나씩 파악하면서 여기서는 왜 이게 먼저 호출되지?하고 생각하는 건 의미없는 걸까요?그리고 사과맛오렌지님이 답변하신 2번 코드는 학교에서 쓰는 vs2013에서는 Power a1(3, 5), b1(4, 6); Power c1 = a1 + b1;main()이 이렇게 바꾸었을 경우, 문제없이 작동했습니다. 하지만 집의 컴퓨터와 노트북에서의 vs2022에서는 적절한 복사생성자가 없다고 컴파일 에러 메시지가 나타나는데 이러한 부분은 그냥 그러려니 하고 넘어가야 하는 부분일까요?저는 이때까지 백준과도 같은 사이트를 풀면서 문제를 보다보면 정답과 코드가 다르면 내가 짠 코드가 잘못되었구나 하고 생각했었는데 이렇게 컴파일러마다 실행결과가 조금씩 다르게 나올 수 있는 거라면 컴파일러를 따로 공부를 해야하는건지 조금 혼란이 오네요.좀 잡다한 내용이 길었네요. 일단 올려주신 코드 덕분에 동작순서를 파악하는데 많은 도움이 되었습니다.제가 아직 임시객체라는 것에 대해 아직 제대로 개념이 잡혀있지 않아서 모르는 부분도 있고, 질문드리고 싶은 부분도 있기는 하지만 좀 더 개념적인 부분을 더 공부하고 나중에 따로 글을 올리는 게 나을 것 같습니다. 친절한 답변 정말 감사합니다!!

C++ 연산자 함수, 복사 생성자에 대해서 헷갈립니다.

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