Thread, 싱글톤 다중 상속 하지말자!

Thread와 싱글톤 상속의 문제점

싱글톤과 Thread 클래스를 동시에 상속받는 것은 초기에는 코드가 간단해 보일 수 있지만, 실제로는 런타임 오류와 메모리 관리 문제를 일으킬 수 있는 설계상 큰 위험 요소입니다. 이 두 가지 상속의 문제점과 해결책을 정리해 보았습니다.

문제점

1. 수명 관리 문제
   • 싱글톤 객체는 프로그램이 종료될 때까지 유지되지만, Thread 객체는 독립적으로 실행 및 종료되어야 합니다. 두 객체를 동시에 상속받을 경우, 싱글톤 객체의 수명이 Thread의 종료 타이밍에 영향을 미칠 수 있어 DLL 언로드나 프로그램 종료 시점에서 예기치 않은 문제가 발생할 수 있습니다.
2. 컴파일 타임 검증의 부재
   • C++에서는 기본적으로 두 클래스를 상속받는 것에 대해 명시적인 제한이 없기 때문에, 개발자는 이러한 설계 결함을 쉽게 간과할 수 있습니다. 이로 인해 런타임에 동작이 불안정하거나, 메모리 접근 위반과 같은 치명적인 오류가 발생할 가능성이 큽니다.
3. 다중 상속으로 인한 복잡성
   • 싱글톤과 Thread를 동시에 상속받으면 다중 상속으로 인한 복잡성 문제가 발생합니다. 두 클래스의 수명 주기나 동작 방식이 상이하므로, 상속 관계에서의 의도치 않은 동작이나 자원 관리의 어려움이 있을 수 있습니다.

해결 방법

템플릿 메타프로그래밍과 enable_if 사용

컴파일 타임에 이러한 잘못된 상속을 방지하기 위해 std::enable_if와 static_assert를 사용하여 상속을 제한할 수 있습니다. 이를 통해 개발자는 Thread와 Singleton을 동시에 상속받으려는 시도를 컴파일 타임에 차단할 수 있습니다.

다음은 enable_if를 활용한 해결 방법 예시입니다:

#include <type_traits>

// Thread 클래스
class Thread {
public:
    virtual void run() {}
};

// Singleton 템플릿 클래스
template <typename T>
class Singleton {
public:
    static T& getInstance() {
        static T instance;
        return instance;
    }

protected:
    Singleton() = default;
    ~Singleton() = default;
};

// SafeSingleton 클래스: Thread와 Singleton의 동시 상속 제한
template <typename T, typename = typename std::enable_if<!std::is_base_of<Thread, T>::value>::type>
class SafeSingleton : public Singleton<T> {
    // T가 Thread를 상속받고 있다면 컴파일 오류 발생
};

// 올바른 사용 예시
class MySafeClass : public SafeSingleton<MySafeClass> {
    // 정상적으로 컴파일됩니다.
};

// 잘못된 사용 예시: Thread와 Singleton 동시 상속
class InvalidClass : public Thread, public SafeSingleton<InvalidClass> {
    // 컴파일 시 오류 발생
};

요약

• Thread와 Singleton을 동시에 상속받으면 객체 수명 관리와 다중 상속의 복잡성으로 인해 런타임 오류가 발생할 수 있습니다.
• 이러한 문제를 컴파일 타임에 방지하기 위해 std::enable_if와 static_assert를 사용하면 잘못된 설계를 사전에 차단할 수 있습니다.
• SafeSingleton 템플릿 클래스처럼, 특정 조건을 만족하지 않을 경우 컴파일 타임에 에러를 발생시키는 방식으로 안정성을 높일 수 있습니다.