[Unreal Engine 5] 언리얼 엔진 5의 스마트 포인터

언리얼 엔진은 표준 C++(std::shared_ptr 등) 대신 자체적인 스마트 포인터 라이브러리를 제공한다. 이를 통해 엔진의 메모리 할당자, 통계 시스템, 그리고 스레드 안전성 모델과 완벽하게 통합된다.

가장 먼저 이해해야 할 핵심은 "관리 대상이 UObject인가, 일반 C++ 클래스(F-Class)인가?"에 따라 사용하는 포인터가 완전히 다르다는 점이다.

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1. 일반 C++ 클래스용 스마트 포인터 (F 클래스 등)

UObject를 상속받지 않는 일반 클래스(예: 데이터 구조체, 서드파티 라이브러리 래퍼, 커스텀 로직 클래스)를 관리할 때 사용한다. 이들은 Garbage Collection(GC)의 대상이 아니므로, 레퍼런스 카운팅을 통해 수명을 관리해야 한다.

TSharedPtr (공유 포인터)

• 특징: 객체의 소유권을 공유합니다. 레퍼런스 카운트가 0이 되면 객체가 소멸된다.
• Null 허용: nullptr이 될 수 있다.
• 사용처: 소유권이 여러 곳에 분산되거나, 객체가 존재하지 않을 수 있는 경우(Optional)에 사용한다.

TSharedRef (공유 레퍼런스)

• 특징: TSharedPtr와 유사하지만 절대 Null일 수 없다.
• 강점: 초기화 시 반드시 유효한 객체를 가리켜야 하므로, 사용 시 IsValid()나 nullptr 체크를 할 필요가 없어 성능상 유리하고 코드가 안전해진다.
• 권장 사항: 가능하다면 항상 TSharedPtr보다 TSharedRef를 우선 사용하십시오. UI 프레임워크인 Slate와 UMG의 C++ 단에서는 TSharedRef가 표준이다.

TWeakPtr (약한 포인터)

• 특징: 객체를 참조하지만 레퍼런스 카운트를 증가시키지 않다.
• 사용처: 순환 참조(Circular Dependency)를 방지하거나, 객체의 수명에 관여하지 않고 관찰만 해야 할 때 사용한다. 사용 전 반드시 Pin()을 호출하여 TSharedPtr로 변환 후 유효성을 확인해야 한다.

TUniquePtr (고유 포인터)

• 특징: 리소스에 대한 유일한 소유권을 가집니다. 복사할 수 없고 이동(Move)만 가능하다.
• 사용처: 특정 범위 내에서만 객체가 필요하거나, 명시적으로 소유권을 넘겨주는 설계에 적합합니다. 가장 가볍고 빠르다.

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2. UObject용 스마트 포인터 (AActor, UComponent 등)

UObject 파생 클래스는 언리얼의 Garbage Collection(GC) 시스템이 메모리를 관리합니다. 따라서 위의 TSharedPtr 등을 직접 사용하면 안 된다.

주의: UObject를 TSharedPtr로 감싸지 마십시오. GC 시스템과 충돌하여 메모리 커럽션이나 크래시가 발생한다.

TWeakObjectPtr

• 핵심: UObject가 GC에 의해 파괴되었는지 안전하게 확인할 수 있다.
• 문제 상황: 일반적인 AActor* MyActor 포인터를 들고 있을 때, 해당 액터가 Destroy()되면 MyActor는 댕글링 포인터(Dangling Pointer)가 되어 접근 시 크래시가 발생한다.
• 해결: TWeakObjectPtr<AActor>를 사용하면 액터가 소멸된 후 .IsValid()가 false를 반환하므로 안전하다.

TStrongObjectPtr

• 핵심: GC 대상인 객체를 강제로 메모리에 유지하고 싶을 때 사용한다(Root Set에 추가).
• 사용처: 비동기 로딩 중이거나, UPROPERTY로 참조되지 않는 상황에서 잠시 객체를 살려둬야 할 때 드물게 사용된다.

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3. 코드 스니펫 및 사용 예시

• 일반 클래스 관리와 UObject 안전 참조를 혼합한 예시

#include "CoreMinimal.h"
#include "GameFramework/Actor.h"

// 1. 일반 C++ 클래스 (Not UObject)
class FCombatCalculator
{
public:
    FCombatCalculator() { UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Calculator Created")); }
    ~FCombatCalculator() { UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Calculator Destroyed")); }

    float CalculateDamage(float BaseDamage) { return BaseDamage * 2.0f; }
};

// 2. 게임플레이 액터
UCLASS()
class MYGAME_API AMyHero : public AActor
{
    GENERATED_BODY()

public:
    AMyHero();

protected:
    virtual void BeginPlay() override;

public:
    // 일반 클래스는 TSharedPtr/Ref로 관리
    // 초기화가 보장된다면 TSharedRef가 좋으나, 멤버 변수는 보통 TSharedPtr로 시작하여 생성자에서 할당
    TSharedPtr<FCombatCalculator> CombatCalc;

    // 다른 액터를 안전하게 참조하기 위해 TWeakObjectPtr 사용
    // UPROPERTY()를 쓰지 않는 경우, GC를 막지 않으면서 안전하게 참조 가능
    TWeakObjectPtr<AActor> TargetEnemy;

    void AttackEnemy();
};

// 구현부
AMyHero::AMyHero()
{
    // MakeShared를 사용하여 메모리 할당 최적화 (제어 블록과 객체를 한 번에 할당)
    // 이것이 'new FCombatCalculator' 보다 성능상 우위
    CombatCalc = MakeShared<FCombatCalculator>();
}

void AMyHero::BeginPlay()
{
    Super::BeginPlay();

    // 예시: 월드의 첫 번째 액터를 타겟으로 설정
    // 실제로는 Trace 등을 통해 얻어옴
    if(GetWorld())
    {
        // TargetEnemy = ...; 
    }
}

void AMyHero::AttackEnemy()
{
    // 1. WeakObjectPtr 유효성 체크 (TargetEnemy가 Destroy 되었는지 확인)
    if (TargetEnemy.IsValid())
    {
        // 2. SharedPtr 유효성 체크
        if (CombatCalc.IsValid())
        {
            float Dmg = CombatCalc->CalculateDamage(10.0f);
            UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Attacking %s with %f damage"), *TargetEnemy->GetName(), Dmg);
        }
    }
    else
    {
        UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Enemy is already dead or null."));
    }
}

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4. 핵심 요약 및 최적화 팁

1. MakeShared 사용: TSharedPtr<T>(new T()) 대신 MakeShared<T>()를 사용하십시오. 메모리 할당을 2회에서 1회로 줄여 캐시 효율과 성능을 높여준다.
2. 스레드 안전성: 언리얼 스마트 포인터는 기본적으로 스레드 세이프하지 않다. 다른 스레드에서 접근해야 한다면 TSharedPtr<MyClass, ESPMode::ThreadSafe>와 같이 템플릿 인자를 추가해야 한다. (단, 약간의 오버헤드 발생)
3. UPROPERTY와의 관계: UObject를 멤버 변수로 가질 때, 해당 객체가 계속 살아있어야 한다면(소유) 스마트 포인터 대신 UPROPERTY() 매크로를 붙여 GC가 수거하지 못하게 해야한다. 참조만 한다면 TWeakObjectPtr를 사용.