3-2. Smart Pointers vs Raw | UE5 GC Deep Dive

SECTION 01

TObjectPtr - UE5의 새로운 기본 포인터

raw UObject*를 대체하는 UE5의 스마트 포인터

TObjectPtr<T>

UE5에서 도입된 TObjectPtr<T>는 UPROPERTY에서 raw UObject*를 대체합니다. 에디터 빌드에서는 지연 로딩과 접근 추적을 제공하고, 쉬핑 빌드에서는 raw 포인터와 동일한 성능을 보입니다.

                    C++
                    UCLASS()
class AMyActor : public AActor
{
    GENERATED_BODY()

    // UE5 방식 (권장)
    UPROPERTY()
    TObjectPtr<UStaticMeshComponent> MeshComp;

    // UE4 레거시 방식
    UPROPERTY()
    UStaticMeshComponent* OldStyleComp;

    // TObjectPtr는 자동으로 T*로 변환됨
    void UseComponent()
    {
        MeshComp->SetRelativeLocation(FVector::ZeroVector);
        // raw 포인터와 동일하게 사용

        UStaticMeshComponent* RawPtr = MeshComp.Get();
        // 또는 암시적 변환
        UStaticMeshComponent* RawPtr2 = MeshComp;
    }
};
                

TObjectPtr의 GC 특성

특성	TObjectPtr	Raw UObject*
GC 참조 추적	강한 참조 (UPROPERTY)	강한 참조 (UPROPERTY)
쓰기 배리어	지원 (Incremental GC)	미지원
MarkAsGarbage 자동 처리	null처럼 동작	수동 확인 필요
지연 로딩 (에디터)	지원	미지원
쉬핑 빌드 오버헤드	없음 (raw와 동일)	-

SECTION 02

TWeakObjectPtr - 약한 참조

GC를 방해하지 않는 안전한 참조 방식

TWeakObjectPtr<T>

TWeakObjectPtr은 객체를 GC로부터 보호하지 않는 약한 참조입니다. 대상 객체가 GC되면 자동으로 null이 됩니다. 내부적으로 GUObjectArray의 인덱스와 SerialNumber를 사용합니다.

                    C++
                    // TWeakObjectPtr 사용법
TWeakObjectPtr<AActor> WeakActor;

// 할당
WeakActor = SomeActor;

// 유효성 검사 (핵심!)
if (WeakActor.IsValid())
{
    AActor* Actor = WeakActor.Get();
    Actor->DoSomething();
}

// GC가 SomeActor를 수집한 후
check(!WeakActor.IsValid());   // true - 자동으로 무효화
check(WeakActor.Get() == nullptr); // true

// UPROPERTY로 선언 시에도 GC 보호 안 함
UPROPERTY()
TWeakObjectPtr<AActor> WeakRef;  // 약한 참조 유지
                

TWeakObjectPtr의 UPROPERTY 동작

UPROPERTY로 선언된 TWeakObjectPtr는 GC 토큰 스트림에서 약한 참조로 처리됩니다. 즉, UPROPERTY()가 있어도 대상 객체를 GC로부터 보호하지 않습니다. 이는 UObject*와 결정적으로 다른 점입니다.

SECTION 03

TSoftObjectPtr - 소프트 참조

에셋 경로 기반의 지연 로딩 참조

TSoftObjectPtr<T>

TSoftObjectPtr은 에셋의 경로(FSoftObjectPath)를 저장합니다. 에셋이 메모리에 없어도 경로는 유효하며, 필요 시 명시적으로 로드합니다. GC 관점에서 대상 에셋을 보호하지 않으므로 메모리 효율적입니다.

                    C++
                    UCLASS()
class UInventoryItem : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    // 아이콘은 필요할 때만 로드
    UPROPERTY(EditAnywhere)
    TSoftObjectPtr<UTexture2D> Icon;

    // 메시도 필요할 때만 로드
    UPROPERTY(EditAnywhere)
    TSoftObjectPtr<UStaticMesh> Mesh;

    UTexture2D* GetIcon()
    {
        // 동기 로드 (로드되지 않았으면 로드)
        return Icon.LoadSynchronous();
    }

    void LoadMeshAsync()
    {
        // 비동기 로드
        FStreamableManager& SM = UAssetManager::GetStreamableManager();
        SM.RequestAsyncLoad(
            Mesh.ToSoftObjectPath(),
            FStreamableDelegate::CreateUObject(
                this, &UInventoryItem::OnMeshLoaded)
        );
    }
};
                

포인터 타입별 GC 동작 비교

타입	GC 보호	에셋 로드	null 안전	사용 시점
`TObjectPtr<T>`	강한	즉시	Garbage 자동 처리	기본 참조
`UObject*`	강한	즉시	수동 확인	레거시/로컬
`TWeakObjectPtr`	없음	즉시	IsValid() 체크	캐시, 관찰
`TSoftObjectPtr`	없음	지연	경로만 유효	에셋 참조
`TSoftClassPtr`	없음	지연	경로만 유효	클래스 참조

SECTION 04

Non-UObject 스마트 포인터

TSharedPtr, TUniquePtr는 GC와 무관한 별도 메모리 관리

GC 외부의 스마트 포인터

UE5에는 GC와 무관한 C++ 스타일 스마트 포인터도 있습니다. 이들은 Non-UObject에 사용되며, 참조 카운팅이나 유니크 소유권으로 메모리를 관리합니다.

                    C++
                    // TSharedPtr - 참조 카운팅 (Non-UObject 전용)
TSharedPtr<FMyData> SharedData = MakeShared<FMyData>();
// 참조 카운트가 0이 되면 자동 해제
// UObject에 사용하면 안 됨! (이중 해제 위험)

// TWeakPtr - TSharedPtr의 약한 버전
TWeakPtr<FMyData> WeakData = SharedData;

// TUniquePtr - 유일한 소유권
TUniquePtr<FMyData> UniqueData = MakeUnique<FMyData>();
// 소유자가 파괴되면 자동 해제

// 잘못된 사용: UObject에 TSharedPtr 사용
// TSharedPtr<UMyObject> Bad = ...;  // 절대 하지 마세요!
// GC와 참조 카운팅이 충돌하여 크래시 발생
                

UObject에 TSharedPtr을 쓰면 안 되는 이유

UObject의 수명은 GC가 관리합니다. TSharedPtr의 참조 카운팅과 GC의 도달 가능성 분석이 충돌하여 이중 해제(double free)나 댕글링 포인터가 발생합니다. UObject에는 반드시 TObjectPtr, TWeakObjectPtr, TSoftObjectPtr를 사용하세요.

SUMMARY

핵심 요약

이 강의에서 배운 내용

TObjectPtr는 UE5의 새 기본 포인터로, 쓰기 배리어와 MarkAsGarbage 자동 처리를 제공합니다
TWeakObjectPtr는 GC를 방해하지 않는 약한 참조로, 캐시나 관찰 패턴에 적합합니다
TSoftObjectPtr는 에셋 경로 기반 지연 로딩으로 메모리를 효율적으로 관리합니다
TSharedPtr/TUniquePtr는 Non-UObject 전용이며, UObject에 사용하면 안 됩니다
올바른 포인터 선택이 GC 효율과 메모리 안전성을 모두 결정합니다

PRACTICE

도전 과제

배운 내용을 직접 실습해보세요

실습 1: TSharedPtr/TWeakPtr 수명 주기 실험

TSharedPtr과 TWeakPtr로 일반 C++ 객체를 관리하는 코드를 작성하세요. 참조 카운트 변화를 로그로 추적하고, TWeakPtr::IsValid()가 false가 되는 시점을 확인하세요. UObject에는 TSharedPtr을 사용하면 안 되는 이유를 코드로 증명하세요.

실습 2: TWeakObjectPtr 안전성 테스트

TWeakObjectPtr로 AActor를 참조하고, Actor를 Destroy한 후 TWeakObjectPtr::IsValid()와 TWeakObjectPtr::Get()의 반환값을 확인하세요. GC 전후의 동작 차이와 raw pointer 대비 안전성을 테스트하세요.

심화 과제: 스마트 포인터 성능 벤치마크

TObjectPtr, TWeakObjectPtr, TSoftObjectPtr, raw pointer의 접근 속도를 100,000회 반복 접근으로 벤치마크하세요. FPlatformTime::Seconds()로 시간을 측정하고, 각 포인터 타입의 오버헤드를 정량적으로 비교하세요.