[C++] nullptr에 ->(멤버 접근 연산자)를 사용하면 무조건 segmentation fault가 발생할까?

0. non-static(비정적) 멤버 함수의 컴파일 과정

비정적 멤버 함수가 컴파일되는 과정을 살펴 보자.

class Test
{
public:
	void FuncUsingA()
	{
		std::cout << a << '\n';
	}

	void FuncNotUsingA()
	{
		std::cout << "hello\n";
	}

private:
	int a = 42;
};

int main()
{
	Test* t = nullptr;
	t->FuncUsingA(); // 실제로는 Test::FuncUsingA(Test* this)처럼 동작
	t->FuncNotUsingA();
	return 0;
}

컴파일러는 non-static 멤버 함수를, this를 첫번째 인자로 받는 함수 호출 코드 형태로 변환한다. 즉, t->FuncUsingA()는 Test::FuncUsingA(t), t->FuncNotUsingA()는 Test::FuncNotUsingA(t)로 변환된다. 멤버 함수가 실행되면서 실제 객체의 멤버 변수를 참조해야할 수 있으니, 실제 객체의 주소(this pointer)를 넣어주는 것이다. 함수를 실행하는 과정에서 실제 멤버 변수의 값이 필요하면 이 this포인터를 통해 값을 참조한다.

1. non-static 멤버 함수가 실행되는 과정

이제 멤버 함수가 실행되는 과정을 생각해 보자. 위의 예시 코드에서 t에 nullptr을 넣어줬으므로, 각각 FuncUsingA(nullptr), FuncNotUsingA(nullptr)를 거쳐 실행코드(기계어)로 만들어졌을 것이다.

FuncUsingA를 먼저 살펴보자. 멤버 변수 a의 값을 출력해야 하기 때문에, 인자로 전달받은 this 포인터를 참조하여 a의 값을 찾으려고 할 것이다. 이 때, this 포인터가 nullptr이기 때문에 segmentation fault가 발생한다.

FuncNotUsingA는 어떨까? nullptr로 된 this 포인터를 전달받긴 하나, 멤버 변수를 참조할 일이 없으므로 this 포인터를 참조하지 않는다. 따라서 nullptr->FuncNotUsingA처럼 사용했음에도 segmentation fault가 발생하지 않는다. 하지만, 동작한다고 하더라도 이는 Undefined Behavior에 해당하기 때문에 사용하지 않는 것이 바람직하다.