[C++ Basic] C++ 변수의 특징 #2

안녕하세요! 두두코딩 널두 🥸 입니다 ✋
오늘은 C++ 변수 특징에 대해 알아보겠습니다.

🖇 소스코드에 마우스를 올리고 copy 버튼을 누를 경우 더 쉽게 복사할 수 있습니다!

궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
+ 감상평 댓글로 남겨주시면 힘이됩니다. 🙇

Intro.

오늘의 포스팅에서는 string / structured binding / constexpr 에 대해 알아보겠습니다.

string

C언어에서 우리는 문자열을 사용하고싶다면, char* 또는 char[]를 활용했다. 또한, 문자열을 복사하거나 비교할 때 특정 문자열 함수 strcmp, strcpy 등을 활용했다.

C++ 에서는 문자열 처리를 담당하는 새로운 타입 string을 만들었다.

해당 타입을 활용하면 문자열 처리가 정수형 변수와 같이 직관적으로 사용가능하다.

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
	char s1[] = "hello";
	char s2[10];

	// 이렇게 쓰면 복사안됨.
	s2 = s1;

	// C에서 문자열 복사를 위해서는 아래와 같이 함수를 활용해야 된다.
	if (s1 == s2) {  /* 이렇게하면 주소값 비교됨.ㅠㅠ */}

	if (strcmp(s2,s1) == 0) {  /* 문자열 함수 활용 */}

	// C++의 새로운 타입
	std::string s3 = "hello";
	std::string s4;

	if (s3 == s4) { /*문자열 비교 가능*/ }

	// char* 가지고 싶을 경우 c_str() 활용
	char* tmp = s3.c_str();
}

좀 더 자세한 내용을 확인하기 위해서는 여기 참고해보자.

structured binding

C++17에 추가된 문법으로 구조체 혹은 배열의 각 멤버를 꺼낼 때 사용하는 문법이다.

해당 문법을 활용할 경우 값을 좀 더 쉽게 추출 할 수 있다.

해당 문법을 수행하기 위해서는 g++의 경우 꼭 -std=C++1z 옵션을 추가해주자!

소스코드를 통해 확인해보도록 하자.

#include <iostream>

struct Point
{
	int x = 10;
	int y = 20;
};

int main()
{
	Point p;

	int a = p.x;
	int b = p.b;

	// 위와 같이 각각의 멤버를 꺼내 초기화하는 것이 아니라, 바로 값을 모두
	꺼내올 수 있다.

	// auto type을 활용해 선언하고, 멤버변수를 옮길 변수를 적어주면 된다.
	auto [a, b] = p;

	// 반드시 auto type만 가능하다.
	// const화 하는 것도 가능하다.
	const auto [a,b] = p;

	// 구조체로만 꺼낼 수 있는건 아니다.
	// 배열이 있다. 배열에서 값을 꺼낼 때도 사용가능하다.
	int x[2] = { 1, 2 };

	auto [a, b] = x;

	std::cout << a << ", " << b << std::endl;
}

C++17에 등장한 문법으로, 우선 이런 것들이 있다 정도만 이해하고 있도록 하자.

constexpr

이번 포스팅에서 가장 강조하고자 하는 문법이다.

해당 문법은 큰 코드 (Open source)에서도 많이 사용되고 있다.

우선, constexpr은 뭐고, 문제는 무엇인지에 대해 알아보도록 하자.

C언어에서 우리는 어떤 값을 상수화 하고싶을 경우 const키워드를 활용한다.

#include <iostream>

int main()
{
	int n = 0;
	n = 10;

	const int c = 10;

	// const 선언된 이후 변경이 불가능함.
	c = 20;
}

위의 코드를 보면 const로 선언된 c 같은 경우 상수로 지정되기 때문에 변경이 불가능하다.

아래의 문법은 가능할까?

int main() {
	int n = 10;

	// 이건 가능할까?
	const int c2 = n;
}

위와 같이 할 경우 정상적으로 컴파일 되고 실행된다.

어떻게 이게 가능한 것일까???

const를 활용할 경우 컴파일러는 컴파일 시간에 const로 선언된 모든 값을 읽어 관련된 변수를 치환하는 작업을 한다. 하지만 만약 상수 값이 아닌 변수가 있다면… 변환하지 않고 실행시간에 메모리 값을 초기화 하도록 한다.

이럴 경우 HW 의존성이 발생한다. 즉, HW를 접근해 값을 가져오는 순간 값이 신뢰성있다는 것을 보장할 수 없게 된다. (e.g. 전기적 신호로 값의 순서가 변경된다거나 할 수 있는 위험이 존재한다.)

const로 선언한 상수는 변수 값을 활용해 초기화할 수 있다는 문제점이있다.

그 외 또다른 큰 문제를 가지고 있는데, 아래의 코드를 통해 알아보자.

#include <iostream>

int main() {
	int n = 10;

	// 이건 가능할까?
	const int c = n;
	int* p = (int*)&n;

	*p = 20;

	std::cout << c << std::endl; // 10
	std::cout << *p << std::endl; // 20
}

C언어 캐스팅을 통한 값이 변경 가능해진다. 위 코드를 보면 const로 선언된 c 같은 경우 컴파일 시간에 먼저 초기화 되고, c의 실제 메모리 영역은 *p를 통해 가리킬 수 있는 상황이다.

이 때, *p를 활용해 c의 내부 값을 10에서 20으로 변경하는 작업을한다. 이와 같이 데이터의 신뢰성이 깨질 수 있는 가능성이 있다.

따라서, 상수 주소를 비상수 포인터가 가리킬 수 없도록 해야한다.

const의 문제점은 컴파일 타임 상수와 실행시간 (e.g. 변수 혹은 비상수 포인터 접근) 타임 상수라는 2가지 특징을 모두 가지고 있어서 발생한다.

즉, 이를 막기 위해서는 컴파일 타임 / 실행 타임을 분리해서 관리해야한다.

이를 위해 등장한 C++ 키워드가 바로 constexpr이다.

constepxr 같은 경우 컴파일 타임 상수를 보장한다. 따라서, 변수와 같은 값으로 초기화 할 수 없다. 또한, 컴파일 시간에 모든 것을 처리하는 것을 보장해야되기 때문에 값이 바뀔 수 있는 비상수 포인터를 활용한 포인팅을 하지 못하도록 한다.

#include <iostream>

int main() {
	int n = 10;

	// 컴파일 오케이
	const int c = n;

	// 컴파일 에러 발생.
	constexpr int c2 = n;
}

보통 constexpr은 컴파일 상수 시간을 보장한다고 많이 말한다. 해당 키워드를 사용할 경우 컴파일러 최적화 입장에서도 굉장이 유효하다.

Outtro.

해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.

강의를 참고하실 분은 여기를 클릭해 확인해주세요!