include

왜 이런 일이 발생하나요?

캐릭터 포인터(char *)는 문자열과 비슷해 보이지만 일반적인 다른 언어에서의 문자열을 생각한다면 오류가 마구마구 생길 수 있습니다.

C/C++에서 포인터는 쉽게 말하면 메모리 상의 위치를 나타내는 int입니다. lang에 "shiftpsh"를 입력받은 상황에서 메모리 공간을 대략적으로 나타내 보면 이렇습니다.

... s h i f t p s h NULL NULL NULL ...
    ^
    lang

이 때 My_string 생성자를 관찰해 보면 이렇습니다.

private:
    char *str;
public:
    My_string(char *a) { str = a; };

앞서 char *는 메모리 상의 위치를 나타내는 int 같은 존재라고 언급했습니다. str = a를 하면 str에는 a의 메모리 상의 위치 정보가 저장됩니다.

중요한 것은 위치 정보의 복사는 일어나지만 실제로 그 위치에 있는 문자열의 복사는 일어나지 않는다는 것입니다. 그래서 lang과 str은 같은 메모리 공간을 공유하게 됩니다. 메모리 공간은 이렇게 됩니다.

... s h i f t p s h NULL NULL NULL ...
    ^
    lang 이면서 동시에 My_comd의 str

자, 이제 strcat을 실행하고 두 번째 문자열 "asdf"를 입력받습니다. 여기서 문제가 발생합니다. cin >> lang을 하고 있는데, 메모리 공간에서 str는 lang과 같은 메모리 공간을 공유하고 있다고 했습니다. lang을 다시 입력받으면 메모리 공간은 이렇게 됩니다.

... s h i f t p s h NULL NULL NULL ...
    ↓ lang에 "asdf" 입력
... a s d f NULL NULL NULL ...
    ^
    lang[0] 이면서 동시에 My_comd의 str[0]

엇, str을 건드리지 않았는데 str도 덩달아 바뀌었습니다.

my_strcpy 함수도 체크해 볼까요?

    void my_strcat(char *a) {
        char *idx;
        idx = str;
        char *b;
        b = a;
        while (*str != '\0') {
            str++;
        }
        while (*b != '\0') {
            *(str++) = *(b++);
        }
        *str = '\0';
        str = idx;
    };
// ...
    My_comd.my_strcat(lang);

일단 a로 lang을 제공합니다. 앞서 언급한 것과 같이 a는 lang의 메모리 상의 위치입니다. lang은 이미 str와 같은 메모리 위치를 공유한다고 했습니다. 따라서 이런 상황이 연출됩니다.

... a s d f NULL NULL NULL ...
    ^
    lang = str = idx = a = b

자, 여기서 str만 최초의 \0이 등장할 때까지 증가시켜 봅시다.

... a s d f NULL NULL NULL ...
    ^       ^
    |       str
    |
    lang = idx = a = b

이제 b도 최초의 \0이 등장할 때까지 증가시키는 과정을 관찰해 봅시다.

... a s d f NULL NULL NULL ...
    ^       ^
    b       str

    ↓ *(str++) = *(b++);

... a s d f a NULL NULL NULL ...
      ^       ^
      b       str

    ↓ *(str++) = *(b++);

... a s d f a s NULL NULL NULL ...
        ^       ^
        b       str

    ↓ *(str++) = *(b++);

... a s d f a s d NULL NULL NULL ...
          ^       ^
          b       str

    ↓ *(str++) = *(b++);

... a s d f a s d f NULL NULL NULL ...
            ^       ^
            b       str

    ↓ *(str++) = *(b++);

의도치 않았지만 무한 루프가 실행되는 것을 알 수 있습니다. b와 str이 초기에 같은 메모리 공간을 참조하고 있어서, 결국에는 같은 문자열에서 연산을 하고 있었기 때문입니다. 이 함수는 이렇게 계속 실행되다가 처음에 정해 준 lang의 크기(100)를 넘어가면 할당되지 않은 메모리 공간을 참조해 segmentation fault 날 것입니다.

어떻게 해결하나요?

malloc, new char[N] 등의 방법으로, 메모리 공간에 lang과 다른 독립된 공간을 마련해 줘야 합니다. "C/C++ 메모리 할당" 등의 키워드로 검색해 보세요. malloc과 new의 간략한 활용법은 이렇습니다.

char* str = (char*) malloc(N * sizeof(char));
// or
char* str = new char[N];

둘 모두 \0을 포함해 길이 N의 문자열을 저장할 수 있는 새로운 메모리 공간을 할당합니다.

• malloc은 C 함수로, 몇 바이트를 할당할지 명시해 줘야 합니다. 이 경우 N * sizeof(char)만큼을 할당하면 됩니다.
• new는 C++ 키워드로, 몇 바이트를 할당할지 명시해 줄 필요는 없습니다.

그리고 코드를 작성할 때 char *를 할당하는 것은 메모리 공간 상의 위치만을 복사한다는 것을 잊지 말아야 합니다. 따라서 문자열을 복사하고 싶다면 문자열 안에 있는 문자들을 하나 하나 복사해야 합니다. for-문을 돌려서 해결해도 되고, 과제에서 요구할 경우 그렇게 하는 게 맞겠으나, 이런 메모리 복사 작업은 굉장히 자주 일어나는 작업이고 최적화 여지가 있기 때문에 C의 memcpy, C++의 std::copy 등 미리 정의된 함수들을 사용할 수도 있겠습니다.

new와 for-루프를 활용하여 생성자를 고치면 이렇게 되겠습니다.

private:
    char *str;
public:
    My_string(char *a) {
        str = new char[100];
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            str[i] = a[i];
        }
    };

    ~My_string() {
        delete str;
    };

my_strcat 등의 함수도 같은 방법으로 고칠 수 있겠습니다.