C++ 템플릿

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yundream
2016-01-16
2016-01-16
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1. C++ 템플릿

많은 C++ 프로그램들이 스택(:12), 큐(:12), 리스트(:12)와 같은 일반적인 자료구조를 사용한다. 예컨데, 메시지를 큐로 관리하는 프로그램이 있다고 가정해보자. 이 메시지 큐는 메시지를 원소로 사용하는 다른 프로그램에서도 활용할 수 있을 것이다. 만약 클래스로 만들었다면, 자신의 상황에 맞게 Copy, find, replace 등의 메서드를 구현해서 사용할 수 있을 것이다. 이는 객체지향(:12) 프로그래밍의 재 사용성을 훌륭하게 지원하는 것처럼 보인다.

그러나 자료형이 다를 경우 재 사용성은 물건너 간다. 클래스는 동일한 자료형에 대해서는 훌륭한 재 사용성을 보여주지만, 자료형이 다를 경우에는 그렇지 않다. 만약 클래스를 자료구조로 받는 큐가 필요하다면, 해당 자료구조에 맞게 (많은 부분을)새로 구현해야 할 것이다. 클래스 명이 달라질 수도 있을 것이다. 물론 상속과 다형성 같은 개체지향적 요소 혹은 패턴(:12)을 이용할 수 있지만 제너릭하지 못하다.

템플릿(Template)은 제너릭프로그래밍을 가능하도록 해주는 유용한 도구다. C++의 탬플릿은 자료형이 다를 지라도 이를 최소한의 노력으로 재사용할 수 있도록 도와준다.

2. 클래스 탬플릿

2.1. 클래스 탬플릿 만들기

클래스 탬플릿을 구현하는 방법은 다음과 같다. 클래스에 template 키워드만 더 해주면 된다.

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template <class T>
class Stack
{
private:
    int size;
    int top;
    T* stackPtr;    
public:
    Stack(int = 10);
    ~Stack() {delete[] stackPtr;}
    int push_back(const T&);
    int pop(T&);
    int isFull(){ return top == size -1;};
    int end(){ return top == -1;}
};
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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T는 자료형을 의미하는데, 어떤 형태라도 사용할 수 있음을 의미한다. 만약 개발자가 int 자료형을 사용한다면 T는 int로 치환될 것이고 이 스택은 int형 자료를 위한 Stack로 사용할 수 있다게된다. 이게 가능한 이유는 컴파일 시간에 자료형을 판단해서 코드를 만들기 때문이다.

2.2. 클래스 탬플릿 사용

먼저 클래스 탬플릿을 만든다.

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// mytemp.h
template <class T>
class a
{
public:
    a(){}
    int push(const T&)
    {
        // ...
    }
    ~a(){}
}
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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이제 사용하면 된다.

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#include "mytemp.h"
int main()
{
    a<int> inta;
    a<string> stringa;
}
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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2.3. 설정 클래스

설정 값을 읽어오는 클래스를 만든다고 가정해보자. 설정을 가져오는 API는 이미 만들어져 있으며, 이를 호출해서 사용한다고 가정해 보자. 이경우 설정값은 대부분 구조체를 void *로 형변환해서 사용할 거다.

이러한 경우 다음과 같이 클래스를 만들고 이를 상속해서 사용한다면, 범용적으로 사용가능한 설정 클래스를 개발할 수 있을 것이다.

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template <class T> class ConfigBase
{
private:
    vector<T *> cfgVector;
public:
    ConfigBase() {}
    ~ConfigBase()
    {
        cfgVector.clear();
    }
    // 여기에서 설정 API를 호출하고 그 값은 cfgVector에 넣는다.
    // 설정을 읽어오는 외부 함수는 configread 라고 하겠다. 
    // 설정을 저장하기 위한메모리를 할당하기 때문에
    // 설정값을 사용하지 않을 거라면 configfree 함수를 호출 메모리를 해제해야 한다. 
    int ReadCfg(const char *cfgname)
    {
        T *a;
        while( (a = (T *)configread()) != NULL)
        {
            cfgVector.push_back(a);
        }
    }
    int CfgSize()
    {
        return cfgVector.size();
    }
    vector<T> *Fetch()
    {
        return &cfgData;
    }
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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이제 다음과 같이 ConfigBase를 상속받아서 사용하면 된다. 자료형에 상관없이 설정을 읽을 수 있다.

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class appCfg : ConfigBase<struct clientInfo>
{
private:
    vector<clientInfo> *cfgList;
public:
    int LoadCfg(const char *cfgname)
    {
        cfgList = Fetch();
        // 이런 저런 작업 후
        CloseFetch();
    }
};
 
 
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2.4. 클래스 탬플릿 Specialization

템플릿 클래스도 오버라이딩할 수 있다.

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#include <iostream>
using namespace std ;
template <class T>
class stream
{
    public:
        void f() { cout << "stream<T>::f()"<< endl ;}
} ;
template <>
class stream<char>
{
    public:
        void f() { cout << "stream<char>::f()"<< endl ;}
} ;
int main()
{
    stream<int> si ;
    stream<char> sc ;
    si.f() ;
    sc.f() ;
    
    return 0 ;
}
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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위 예는 stream<char>일때 원래 정의된 f() 함수대신 새로 함수를 오버라이딩해서 사용하는 법을 보여준다. 특정 자료형에 대해서 다른 행동을 정의할 때 사용할 수 있다.

2.5. 템플릿 클래스 Partial Specialization

템플릿 클래스의 typename을 특정해서, 여러 특화된 템플릿을 동시에 운용할 수도 있다.

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include <iostream>
using namespace std;
// Base 템플릿 클래스
template<typename T1, typename T2>
class X
{
public:
    X(){ cout << "Base Template" << endl; }
} ;
//partial specialization
template<typename T1>
class X<T1, int>
{
public:
    X() { cout << "T1, int Template" << endl; }
} ; //C2989 here
int main()
{
    X<char, char> xcc ;
    X<char, int> xii ;
    return 0 ;
}
 
 
הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה
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class X<T1, int>에서 int 타입을 특정해서, 템플릿을 운용하고 있다. 음 템플릿 오버로딩이라고 봐도 될 것 같은데. 참고로 컴파일러에 따라서 partial 템플릿을 지원하지 않는 경우도 있을 수 있다. 예를 들어 Visual C++ 5.0은 지원하지 않는다고 한다. 요즘에야 8.0이상을 사용하고 있으니 문제될 것 같진 않지만 확인은 필요할 것 같다.

3. 템플릿 함수

템플릿을 이용하면, 컴파일 시간에 데이터 형을 정해주므로 범용 함수를 만들 수 있다.

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#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
using namespace std;
template <class T>
T Sum(T a, T b)
{
    return a + b;
}
template <>
char *Sum(char *a, char * b)
{
    return strcat(a, b);
}
int main()
{
    char a[80]="hello";
    char *b = " joinc";
    cout << Sum(1, 5) << endl;
    cout << Sum(8.1, 5.5) << endl;
    cout << Sum(8.1, 5.5) << endl;
    cout << Sum(a, b) << endl;
}
 
 
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템플릿을 이용해서 간단하게 범용 덧셈 프로그램을 만들었다. 단 char 문자열 데이터의 경우 덧셈 연산이 불가능하기 때문에, char * 데이터를 처리하기 위한 템플릿 함수를 별도로 정의 했다. 다음은 프로그램 실행 결과다.

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hello joinc
 
 
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1. C++ 템플릿

2. 클래스 탬플릿

2.1. 클래스 탬플릿 만들기

2.2. 클래스 탬플릿 사용

2.3. 설정 클래스

2.4. 클래스 탬플릿 Specialization

2.5. 템플릿 클래스 Partial Specialization

3. 템플릿 함수

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