3-4. Weak Reference 패턴 | UE5 GC Deep Dive

SECTION 01

TWeakObjectPtr 심화

약한 참조의 내부 동작과 안전한 사용 패턴

내부 동작 원리

TWeakObjectPtr는 GUObjectArray의 인덱스(ObjectIndex)와 시리얼 번호(ObjectSerialNumber)를 저장합니다. 접근 시 이 두 값을 검증하여 대상 객체의 유효성을 확인합니다.

                    C++
                    // 안전한 사용 패턴
TWeakObjectPtr<AActor> WeakTarget;

// 패턴 1: IsValid + Get
if (WeakTarget.IsValid())
{
    AActor* Actor = WeakTarget.Get();
    // 주의: 멀티스레드 환경에서는 IsValid와 Get 사이에
    // 객체가 파괴될 수 있음
}

// 패턴 2: Get + null 체크 (더 안전)
if (AActor* Actor = WeakTarget.Get())
{
    Actor->DoSomething();
}

// 패턴 3: IsStale 체크 (명시적 파괴 감지)
if (WeakTarget.IsStale())
{
    // 한때 유효했지만 이제 파괴됨
    // (한 번도 할당 안 된 null과 구분 가능)
}

// 리셋
WeakTarget.Reset();  // null로 초기화
                

SECTION 02

순환 참조 방지

TWeakObjectPtr를 활용한 순환 참조 해결 전략

순환 참조 문제

두 UObject가 UPROPERTY로 서로를 참조하면, 둘 다 Root Set에서 도달 불가능해도 서로의 참조로 인해 GC가 수집하지 못합니다. 실제로 UE GC는 도달 가능성 기반이므로 순환 참조 자체가 메모리 누수를 일으키지는 않지만, 의도치 않은 객체 존속의 원인이 됩니다.

                    C++
                    // 문제: 양방향 강한 참조
UCLASS()
class UNodeA : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    UPROPERTY()
    UNodeB* Partner;  // 강한 참조 → B를 보호
};

UCLASS()
class UNodeB : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    UPROPERTY()
    UNodeA* Partner;  // 강한 참조 → A를 보호
};

// A→B→A 순환! 외부 참조 없어도 둘 다 GC 안 됨

// 해결: 한 쪽을 약한 참조로
UCLASS()
class UNodeB_Fixed : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    UPROPERTY()
    TWeakObjectPtr<UNodeA> Partner;  // 약한 참조 → A를 보호하지 않음
};
// 외부 참조 없으면 → A가 GC됨 → B.Partner.IsValid() == false → B도 GC 가능
                

UE GC는 순환 참조를 탐지하는가?

UE의 Mark-Sweep GC는 도달 가능성(Reachability) 기반입니다. 순환 참조가 있더라도 Root Set에서 도달 불가능하면 정상적으로 수집됩니다. 그러나 순환 참조 중 하나라도 Root Set에서 도달 가능하면 전체 순환 그래프가 보호됩니다. 문제는 "의도치 않은 보호"가 발생하는 것입니다.

SECTION 03

Owner 패턴과 약한 역참조

소유자-피소유자 관계에서의 참조 방향 설계

Owner 패턴

가장 일반적인 패턴은 소유자는 강한 참조로 피소유자를 참조하고, 피소유자는 약한 참조로 소유자를 역참조하는 것입니다.

                    C++
                    // Owner 패턴 예시
UCLASS()
class UInventory : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    // 소유자: 강한 참조로 아이템 보유
    UPROPERTY()
    TArray<UItem*> Items;

    // 소유자: 강한 참조로 캐릭터 참조
    UPROPERTY()
    TObjectPtr<ACharacter> OwnerCharacter;
};

UCLASS()
class UItem : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

    // 피소유자: 약한 참조로 인벤토리 역참조
    UPROPERTY()
    TWeakObjectPtr<UInventory> OwningInventory;

    void Use()
    {
        if (UInventory* Inv = OwningInventory.Get())
        {
            Inv->ConsumeItem(this);
        }
    }
};
                

참조 방향 설계 원칙

관계	소유자 → 피소유자	피소유자 → 소유자
부모-자식	UPROPERTY (강한)	TWeakObjectPtr (약한)
컴포넌트-액터	자동 (Component)	GetOwner() 내장
위젯-데이터	UPROPERTY (강한)	TWeakObjectPtr (약한)
AI-타겟	TWeakObjectPtr (약한)	-

SECTION 04

실전 약한 참조 사용 사례

게임 개발에서 자주 만나는 약한 참조 패턴

델리게이트와 약한 참조

                    C++
                    // 타이머 콜백의 약한 참조 패턴
TWeakObjectPtr<AActor> WeakTarget = TargetActor;

GetWorld()->GetTimerManager().SetTimer(
    TimerHandle,
    [WeakTarget]()
    {
        if (AActor* Target = WeakTarget.Get())
        {
            Target->ApplyDamage(10.f);
        }
        // WeakTarget이 무효면 아무것도 안 함 (안전)
    },
    2.0f,
    false
);

// 멀티캐스트 델리게이트에서의 패턴
OnEnemyDefeated.AddWeakLambda(this,
    [this](AActor* DefeatedEnemy)
    {
        // this가 파괴되면 자동으로 바인딩 해제
        Score += 100;
    }
);

// UI에서의 약한 참조
UPROPERTY()
TWeakObjectPtr<APlayerController> WeakPC;
// 위젯이 PC보다 오래 살 수 있으므로 약한 참조 사용
                

SUMMARY

핵심 요약

이 강의에서 배운 내용

TWeakObjectPtr는 ObjectIndex와 SerialNumber로 안전하게 유효성을 검증합니다
양방향 강한 참조의 순환 문제는 한 쪽을 TWeakObjectPtr로 변경하여 해결합니다
Owner 패턴: 소유자는 강한 참조, 피소유자는 약한 역참조가 표준입니다
타이머, 델리게이트 등 비동기 콜백에서는 반드시 약한 참조를 사용해야 합니다
UE GC는 도달 가능성 기반이므로 순환 자체는 문제가 아니지만, 의도치 않은 보호를 주의해야 합니다

PRACTICE

도전 과제

배운 내용을 직접 실습해보세요

실습 1: TWeakObjectPtr 캐시 패턴 구현

TWeakObjectPtr을 사용한 객체 캐시 시스템을 구현하세요. 캐시된 객체가 GC되면 자동으로 감지하여 재생성하는 패턴을 만들고, 강한 참조 캐시와의 메모리 사용량 차이를 비교하세요.

실습 2: TSoftObjectPtr 지연 로딩 구현

TSoftObjectPtr로 에셋을 참조하고, 필요한 시점에 LoadSynchronous() 또는 비동기 로드(FStreamableManager)로 실제 로딩하는 패턴을 구현하세요. 로드/언로드 사이클에서 GC 동작을 확인하세요.

심화 과제: 약한 참조 기반 이벤트 시스템

TWeakObjectPtr을 활용하여 구독자가 GC되면 자동으로 구독이 해제되는 안전한 이벤트/델리게이트 시스템을 구현하세요. 일반 DECLARE_DYNAMIC_MULTICAST_DELEGATE와 비교하여 메모리 안전성 차이를 분석하세요.