C++ template의 기본 사용법에 대해 알아보자!

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오늘은 C++ template에 대해 알아보겠습니다.

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Intro.

오늘 포스팅에서는 C++ template 기본적 문법에 대해 알아보겠습니다.

template 기본 문법

우리는 이전 포스팅 을 통해 function overloading에 대해 알아보았다.

int square(int a)
{
	return a*a;
}

double square(double a)
{
	return a*a;
}

int main()
{
	// int square(int a) 호출
	square(3);

	// double square(double a) 호출
	square(3.3);
}

위의 코드에서 sqaure 함수를 활용해 function overloading 작업을 수행하고 있다. function overloading에서 사용된 함수를 자세하게 보면 실질적으로 다른 부분은 인자, return type 2가지이다. 그리고 나머지 부분은 모두 동일 하다.

동일한 함수를 미묘한 차이로 개발자가 변경할 경우 불편함과 실수를 유발할 수 있다.

따라서, C++은 함수에서 특정 일부분만 다르고 모두 동일할 경우 틀을 만들어 찍어 내도록 하자.

우리가 일상생활에서 볼 수 있는건 붕어빵 틀이다. 붕어빵 장사하는 걸 보면 붕어빵 틀에 필요요소 (밀가루, 팥)을 넣고 동일한 모양으로 붕어빵을 만들어 낸다.

위의 예시와 같이, 전체적인 틀은 동일하게 하고, 필요요소 (인자, return type)정도만 넣어서 알 수 있게 해준다면 함수를 찍어 만들 수 있다.

C++에서 사용하는 틀을 template이라고 부른다.

template을 만드는 방법을 알아보자.

template을 만들기 위해서는 타입을 받도록 해야한다. 관례상 T를 적어 받도록 한다.

template<typename T>
T square(T a)
{
	return a*a;
}

위와 같이 틀을 만들면 된다. template이라는 키워들을 적어주고, 전달받을 요소의 값을 정해주면된다. 전달받을 요소를 위해 typename이라는 키워드를 통해 컴파일러에게 알려준다. 예전에는 typename을 class 라는 키워드를 활용했다. 둘 다 사용가능하지만 요즘 스타일로 typename을 선호하도록 하자!

위와같이 틀을 만들어두고, 사용할 때 아래와 같이 필요 요소를 알려주면된다.

square 함수는 인자 와 return type 두개가 필요하지만, 동일한 type이기 떄문에 하나의 정보만 넘겨주면 된다.

int main()
{
	square<int>(3);
	sqaure<double>(3.3);
}

위의 코드와 같이 전달하는 요소를 < > 표현안에 넣어주면된다. 컴파일러는 이를 활용해 기존에 개발자가 만들던 아래와 같은 코드를 자동으로 만들어준다.

// 아래의 코드를 컴파일러가 자동적으로 만들어줌!
int square(int a)
{
	return a*a;
}

double square(double a)
{
	return a*a;
}

만약 < > 표현을 쓰는게 귀찮을 경우, 일반함수 만드는 템플릿 같은 경우 컴파일러가 전달되는 값을 자동으로 값을 추론하여 위의 코드를 만들어 주기도 한다.

int main()
{
	// < > 쓰기 싫으면 아래와 같이 안써도됨!
	// square<int>(3);
	// sqaure<double>(3.3);

	// 단, 일반 함수를 호출하는 템플릿 같은 경우만 가능!!
	//  뒷부분에 나오는 구조체 템플릿은 안됨!
	// 추론이 가능하니 아래와 같이 사용해도 템플릿 만들어진다!
	square(3);
	sqaure(3.3);
}

구조체 template

앞서 배운 함수형 템플릿 구조 뿐만아니라 구조체도 템플릿화 할 수 있다.

struct Point
{
    int x;
    int y;
};

int main()
{
  Point p1;
  p1.x = 3.3;
}

위와 같이 Point 내부 값을 int 타입으로 묶어 만들어뒀는데, 사용자가 double 값을 넣을 경우 데이터 손실이 발생한다.

Library 개발자 입장에서 사용자가 dobule을 넣을 경우 double형 구조체를 사용할 수 있도록 구현해야한다.

사용자가 원하는 타입을 결정해 구조체를 만들 수 있도록 설계하기 위해서는 template을 활용하면 된다.

template <typename T>
struct Point
{
    T x;
    T y;
};

int main()
{
    Point<int> p1;
    p1.x = 3;

    Point<double> a2;
    p2.x = 3.3;
}

위와 같이 사용자가 원하는 데이터 타입을 가진 구조체를 만들 수 있도록 template 구조체를 만들어두면 데이터 손실 없이 사용자가 사용할 수 있다.

사용방법은 < >에 원하는 정보를 넘겨주면 된다.

일반함수 템플릿과 달리 구조체 템플릿은 사용자에게 원하는 타입을 받아야 가능하기 떄문에 추론이 불가능하다. 따라서, 사용자가 꼭 데이터를 전달해야한다.

template 장 / 단점

template의 장점은 개발자의 불편함과 실수를 줄일 수 있게 만들어준다.

template의 단점은 code bloat현상 즉, 코드 메모리가 너무 커질 수 있는 문제가 존재한다.

특히, 스마트폰 OS, C++을 활용해야하는 임베디드 작업환경같은 경우 문제가 될 수 있다. 최근에 C++ 진영에서 이를 막기 위해 최적화를 진행하고 있고 메모리용량도 커져서 template을 많이 활용하는 추세이다.

teamplate 같은 경우 배울 부분이 많기 때문에 추후 포스팅에서 다루도록 하고, 우선 사용방법 위주로 알아두자.

Outtro.

해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.

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