# 순환 참조의 오류(strong, weak, unowned)

[yoogail105]

순환 참조의 오류

Strong 강한참조

• default
• 인스턴스의 주소값이 변수에 할당될 때, RC가 증가하면 강한참조
• 일반적으로 인스턴스를 생성하고, 할당하는 등 우리가 사용하던 것은 강한참조였다!
• 순환참조 라는 문제가 발생할 수 있다!

순환참조

*ARC의 단점: 순환참조 시 영구적으로 메모리가 해제되지 않을 수 있다.

• 두 개의 객체가 서로를 참조하고 있는 형태

예시를 통해 살펴보자.

• Group: Singer 타입의 member 변수를 가지고 있음
• Singer: Group 타입의 group 변수를 가지고 있음
  
  

• 승관이라는 이름을 가진, Singer bbu 인스턴스 생성
  • Singer RC + 1 ⇒ Signer RC = 1
• 부석순이라는 이름을 가진, Group booseoksoon 인스턴스 생성
  • Group RC + 1 ⇒ Group RC = 1
    
    

그런데 여기에서

• 승관이가 부석순의 멤버가 됨.
  • Group RC + 1 ⇒ Group RC = 2 (Group을 참조하므로)
• 그리고 부석순은 승관이라는 멤버를 가지게 되었음.
  • Singer RC + 1 ⇒ Signer RC = 2 (Singer을 참조하므로)
    
    

⇒ 이렇게 두 객체가 서로가 서로를 참조하게 된 상황이 바로 순환 참조이다!

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강한 순환 참조의 오류

• 서로가 서로를 참조하고 있어서 RC가 0이 되어 메모리에서 해제되지 못하는 문제

위의 승관이와 부석순의 예제로 돌아가 보자. 승관이와 부석순의 활동이 끝나고 휴식기임. nil을 할당.

• 승관이(bbu)에 nil을 할당
  • Singer RC - 1 ⇒ Signer RC = 1 (Singer을 참조하던 것이 없어졌으므로)
• 부석순(booseoksoon)에 nil을 할당
  • Group RC - 1 ⇒ Group RC = 1 (Group을 참조하던 것이 없어졌으므로)
    

??
이게 바로 문제 상황인데, 무엇이 문제인지 살펴보면

• bbu와 booseocksoon 인스턴스에 모두 nil을 할당해서 stack에서 내려갔다. 이는 두 인스턴스를 더이상 사용하지 않는다는 의미인데, 여전히 RC(레퍼런스카운트)가 남아있어서 두 클래스인스턴스는 Heap의 일정 영역을 차지하고 있다.
• 즉, RC=0 이 아니어서, 앱이 종료될 때까지 ARC에 의해 해제되지 않는다.
• ⇒ 앱이 실행되는 동안 계속해서 memory leak이 발생

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강한 순환 참조의 오류 해결 1

약한참조 weak

• 인스턴스를 참조할 시, RC를 증가시키지 않음
• 참조하던 인스턴스가 메모리에서 해제된 경우: 자동으로 nil 할당 → 메모리에서 해제
• 자동으로 nil 할당 되는 특성 → weak 은 무조건 옵셔널 타입의 변수

강한 순환 참조의 오류를 weak으로 해결하는 방법

• 순환참조를 일으키는 프로퍼티 앞에 weak을 붙여준다.
• 두 프로퍼티 중, 다른 인스턴스의 수명이 더 짧은 경우을 weak으로 선언한다. = 두 프로퍼티 중, 수명이 더 짧은 인스턴스를 가리키고있는 것을 weak으로 선언한다. ⇒ 두 프로퍼티 중, 먼저 nil이 될 수 있는 것을 weak으로 선언한다. (이부분이 진짜 헷갈렸는데, 나는 이렇게 생각하는 것이 가장 쉬웠따..)

승관이와 부석순의 예제에서는 bbu = nil을 먼저 작성했기 때문에, Singer인스턴스의 수명이 더 짧다. 그러므로 group에 weak을 붙여준다.

요런 상황... Group의 member 변수가 nil이 될 수 있으니, weak으로 선언한다.

• Group의 member변수를 weak으로 선언해 주면, bbu에 nil을 할당했을 때, Singer인스턴스가 메모리에서 해제되는 것을 확인할 수 있다. (아래에 부석순 = nil 코드를 추가하면, Group인스턴스 역시 메모리에서 내려가 "Group Deinit"이 출력된다.)

작동 원리?

• 핵심은 Group에서 member를 참조했을 때 weak이라서 RC가 증가하지 않았다는 데에 있다.

처음부터 살펴보면, 승관이라는 이름을 가진, Singer bbu 인스턴스 생성 Singer RC + 1 ⇒ Signer RC = 1 부석순이라는 이름을 가진, Group booseoksoon 인스턴스 생성 Group RC + 1 ⇒ Group RC = 1

윗 부분은 강한 순환 참조의 첫 단계와 똑같음. 중요한 것은 지금이다.

• 승관이가 부석순이라는 그룹을 가지게 됨.
  • Group RC + 1 ⇒ Group RC = 2 (Group을 참조하므로)
• 그리고 부석순은 승관이라는 멤버를 가지게 되었음.
  • Singer RC + 0 ⇒ Signer RC = 1 (weak이라서, RC 증가 X)
    

이제 nil을 통해 해제해 보겠음.

• 승관이(bbu)에 nil을 할당
  • Singer RC - 1 ⇒ Signer RC = 0 (Singer을 참조하던 bbu가 없어졌으므로)
  • ⇒ 1. Singer인스턴스 메모리에서 해제 ("Singer Deinit”)
  • ⇒ 2. Singer인스턴스의 group의 참조도 끝나서, Group RC -1 ⇒ Grop RC = 1
  • ⇒ 3. Singer인스턴스를 참조하고 있던, Group의 member = nil 할당

    이런..이런 느낌..

이렇게 하면, 안전하게 메모리를 해제할 수 있어, 불필요한 메모리 누수를 막을 수 있다.

❗️주목❗️

    booseoksoon?.member = bbu
    bbu = nil
    booseoksoon?.member

• 위에서, bbu = nil을 할당한 후에, booseoksoon?.member으로 접근을 해도 오류가 나지 않는다.
• → 위에서 봤듯이 3. Singer인스턴스를 참조하고 있던, Group의 member = nil 할당 된다.
• → Singer가 메모리에서 해제된 뒤 참조를 하려고 해도, 문제가 발생하지 않는다.
• 이유: weak var member: Singer? 옵셔널 변수이고, nil이 들어갈 수 있으니까

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강한 순환 참조의 오류 해결 2

미소유참조 unowned

• 인스턴스를 참조할 시, RC를 증가시키지 않음
• 참조하던 인스턴스가 메모리에서 해제된 경우, nil을 할당받지 못하고 해제된 메모리 주소 값을 계속 들고 있다.
• 인스턴스를 참조하는 도중에 해당 인스턴스가 메모리에서 먼저 사라질 일이 없다고 확신하는 경우 사용
• 참조하던 인스턴스가 메모리에서 해제된 후, 이 해제된 포인터 값에 접근하려고 하면 → Error
  • cf. weak의 경우엔 nil
• 이렇게 unowned는 에러를 발생시킬 위험이 있기 때문에 사용시 주의
• 먼저 해제되면 오류가 나기 때문에 다른 인스턴스의 수명이 동일하거나 긴 경우 unowned로 선언 ⇒ 두 프로퍼티 중, 먼저 nil이 되지 않는 것을 unowned으로 선언
• cf. unowned는 가리키던 메모리가 해제되어도 nil을 할당받지 않아서 non-Optional로 선언해야 했지만, swift5.0부터는 Optional type으로도 선언 가능하다.
  
• 예시) Group이 먼저 해제되기 때문에, 나중에 nil값을 가질 확률이 있는 unowned var member: Singer으로 unowned을 선언해 준다.

❗️주의❗️

• 아까 weak에 nil을 만났던 것과 같은 상황을 만들어 보겠음.

  var bbu: Singer? = .init(name: "승관")
  var booseoksoon: Group? = .init(name: "부석순", member: bbu!)
  bbu?.group = booseoksoon!
  
  bbu = nil
  booseoksoon?.member

  

• 더 오래 존재해야 하는(nil값이 될 위험이 없어야 하는) bbu에 nil을 할당

• → weak과는 다르게, unwouned에서는 메모리에서 내려간 주소를 참조하고 있는 member변수에 자동으로 nil을 할당하지 않는다.

• → Singer가 메모리에서 해제된 뒤 참조를 하려고 하면, 존재하지 않는 주소값을 가지고 있기 때문에 compile error

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🔖 참고

• Automatic Reference Counting
• iOS) 메모리 관리 (2/3) - strong , weak, unowned, 순환 참조 by 개발자 소들이
• Swift) 순환 참조, strong, weak by 무지성
• Swift ) ARC / Strong Reference Cycle 해결 방법(weak, unowned) by Zedd0202

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Retain Count

• 객체가 다른 객체를 참조되거나 소유된 횟수

• Reference count!

• → ARC

• 스위프트에서는 reference count(retain count)를 통해서 heap에 올라간 메모리를 자동으로 내려준다.

• RC = 0이 되면 heap되면 메모리에서 해제시켜서 할당되었던 메모리를 다시 사용할 수 있게 해줌.

• 아무 키워드도 쓰지 않고 특정 객체를 참조하는 경우에는 힙에 올라가면서 RC를 1 증가 시킨다.

• 그리고 참조가 해제되면 RC를 1 다운시킨다.

• weak, unowned를 통해서 참조하게 되면 RC를 증가시키지 않는다.