[C++ Basic] C++ function의 특징 #3

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

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Intro.

오늘의 포스팅에서는 constexpr 함수 / delete 키워드 / suffix return 에 대해 알아보겠습니다.

constexpr 함수

int main()
{
	int n = 1 + 2;
}

위 코드와 같이, n 값에 지정되는 1+2 동작은 컴파일 시간에 할까? 실행 시간에 할까?

위와 같이 적을 경우 1+2 동작은 컴파일 시간에 발생한다.

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

int main() {
	Add(1, 2);
}

위 코드는 인자를 컴파일 상수값으로 전달했는데, 이 경우는 컴파일 시간에 실행할까? 실행 시간에 할까?

위와 같이 적을 경우 Add() 호출동작이 필요함으로, 전달하는 인자값과 관계없이 실행 시간에 일어난다.

사용자는 분명 컴파일 상수값을 전달했는데, 컴파일 시간이 아닌 실행 시간에 값을 돌려받으니.. 이를 개선할 방법이 없을까? 하는 시작점에서 해당 문법은 출발한다.

우리가 앞선 포스팅에서 주야장천 이야기했던 constexpr을 사용하면 컴파일 시간 실행함수를 만들 수 있다.

// 아래와 같이 constexpr 키워드 활용
constexpr int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

int main() {
	Add(1, 2); // 컴파일 시간
	// 확인을 위해 배열 값에 인자로 넣어봐라.

	int x[ Add(1,2) ];
}

위와 같이 배열 크기로 컴파일 시간 값을 확인할 수 있다. 해당 동작은 C++ 표준에서 undefined로 정의되어져 있어 컴파일러 사마다 다르게 동작한다.

g++ 컴파일러 같은 경우 변수 / 함수 등 컴파일 시간에 알 수 있는 값이면 배열의 크기 값으로 넣을 수 있도록 설계되었다.

다른 컴파일러인 vc++ 같은 경우 배열의 크기는 오직 값만 들어오도록 설계되었다.

따라서, 위 테스트를 하기 위해서는 컴파일러에 따라 다르게 동작할 수 있으니 확실하게 동작을 보고 싶다면, g++ compiler를 활용하도록 하자.

(본인은 g++ compiler를 활용해 테스트 했다.)

위와 같이 constexpr 키워드를 활용한 함수 같은 경우 컴파일 시간 함수이기 때문에 Add()를 배열 크기에 넣어도 에러가 발생하지 않는다.

보통 최적화를 위해 많이 사용한다. 그렇다면, 그냥 모든 코드에 constexpr을 붙여주면 되지 않을까? 생각할 수도 있다.

하지만, constexpr을 붙이 코드 내에서는 모든 함수 내 동작이 컴파일 시간 내 처리되는 것을 보장해야된다.

즉, 코드 사용에 제한이 생길 수 있다. constexpr를 활용한 함수는 template 부분 혹은 Library 설계하는 부분에서 많이 볼 수 있다.

delete 키워드

Modern C++ 에서 추가된 키워드 중 delete 키워드가 존재한다.

왜 해당 키워드가 필요한지 알아보자!

void foo(int a){}

int main() {
	foo(3.4);
}

위 코드에서 foo()의 문제점은 오직 int값만 받는 것이다. 따라서, foo()를 다른 타입 (e.g. double)로 호출할 경우 데이터 손실이 발생할 수 있다. 이 손실은 훗날 큰 버그를 유발하기 때문에 사전에 막는 것이 좋다.

이를 막기 위해 double 값이 들어간 값을 부르지 못하도록 해보자. 우리는 앞서 배운 내용, function overloading 활용해 해당 함수를 부르지 못하도록 할 수 있다.

// function overloading을 통해 부르지 못하도록 막아보자.
void foo(int a){}

// overloading을 통해 구현부를 안만들면 에러가 발생함.
void foo(double a);

int main() {
	foo(3.4);
}

위 코드와 같이 function overloading을 활용해 실제 불리는 함수를 만들고, 해당 함수의 구현부를 만들지 않으면 에러를 유발할 수 있다.

구현부가 없을 경우 Linker는 linking 과정에서 어랏.. 구현부가 없네? 하고 collect2 에러를 발생시킨다.

혼자 프로그램 작업할 경우 에러가 발생해도 금방 찾을 수 있다. 만약 내가 library 설계자라면 어떨까?

컴파일할 경우 에러는 발생하지 않는다 따라서 library 설계자는 이 컴파일된 결과물을 다른 사람에게 제공하고, library 사용자는 해당 산출물을 붙여 프로그램을 만들게 된다.

그 시점에 에러를 발견하게 되는데.. linker 에러 같은 경우 에러의 위치나 설명이 자세하게 나오지 않기 때문에 버그를 찾는데.. 아주 오랜 시간이 걸릴 수 있다.

이런 불상사를 막기 위해 C++에서는 delete 키워드를 C++11 부터 추가했다.

delete 키워드는 사용하지 않을 것이면 명시적으로 표시해 컴파일러가 알 수 있게 하자 하는 의미를 가지고 있다.

// function overloading을 통해 부르지 못하도록 막아보자.
void foo(int a){}

// 컴파일 시간 에러발생.
void foo(double a) = delete;

int main() {
	foo(3.4);
}

위와 같이 코드를 작성할 경우, 컴파일러가 foo(double)을 호출하고자 할 때, 에러를 발생시킨다.

에러는 빨리 만날수록 좋다 라는 점을 기억하도록 하자. (링커에러보다, 컴파일 에러가 더 낫다)

template 삭제

우리는 앞선 포스팅 템플릿의 기본 사용법에 대해 배웠다. 템플릿 은 일종의 틀 이기 때문에 다양한 타입의 함수들을 만들 수 있다.

이 상황에서 특정 타입만 제거하고 싶다면 어떻게 해야할까.

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

// 특정 타입만 삭제하면 된다.
double square(double) = delete;

int main()
{
	square(3.3);
}

위의 코드와 같이, template을 생성하고, 삭제할 특정 타입에 대해 먼저 적고 delete를 적어줄 경우 컴파일러는 해당 문법을 우선시해 컴파일 한다.

suffix return

우리는 보통 함수를 만들 때 아래와 같이 return type을 먼저 적어 주고 만든다.

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

int main()
{
	square(3);
}

위와 같이 사용하는 것이 일반적인데, C++11 부터는 suffix return (or trailing return)이라는 리턴타입을 뒤에 추가하는 문법이 추가되었다.

아래와 같이 작성하면 되는데, 원래 적던 return type 부분에는 auto 키워드를 적어주면 된다.

auto square(int a) -> int
{
	return a * a;
}

int main()
{
	square(3);
}

위 코드에서 나온 것 처럼, 생긴 것이 익숙하지 않으니.. 어색할 수 있다. 그럼 이런 방법을 왜 만들었을까?

C++11 이후 많은 곳에서 사용되는데 특히 람다 / 함수 템플릿 등을 만들 때 많이 사용된다.

조금 더 구체적으로 알아보자.

suffix return 탄생이유

우리는 타입을 다양하게 받기 위해 template을 활용한다.

template<typename T>
T Add(T a, T b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	Add(1 ,2);
}

위와 같이 사용을 하는데, 만약 아래와 같이 다른 타입으로 보내야할 경우 어떻게 해야할까?

template<typename T, typename U>
? Add(T a, U b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	// int형과 double 형의 덧샘이다.
	Add(1, 2.2);
}

위와 같이 2개의 다른 타입을 덧샘할 경우, return type을 무엇으로 해야되는지 잘 모른다. 예를들어 T만 받을 경우 T로 return해주면 되는데.. 그게 아니라면.

T, U 둘 중 사용자가 어떤 타입을 먼저 넘길지 모르기 때문에 정말 애매하다. 그럼 계산된 결과를 적으면 되는거 아닌가? 할 수 있다.

우리가 앞선 포스팅 을 통해 decltype을 배웠다. decltype은 괄호 내 결과 타입을 통해 타입을 결정하는 방법이다.

아래와 같이 적어 해결하면 안될까?

template<typename T, typename U>
decltype(a + b) Add(T a, U b)
{
	return a + b;
}

위와 같이 선언할 경우, 아주 깔끔하게 해결될 것 같지만.. 에러난다. 컴파일러 입장에서는 decltype 타입 내 들어있는 a / b 값이 선언되어있지 않고 사용되어진다고 판단한다.

에러를 살펴보면 함수의 호출로 인한 인자 선언부분 보다 decltype이 먼저 인자를 사용하기 떄문이다.

이를 개선하기 위해 suffix return이 생기게 되었다.

template<typename T, typename U>
auto Add(T a, U b) -> decltype(a + b)
{
	return a + b;
}

위와 같이 사용할 경우 선언 후 사용하는 것 이기 때문에 문제 없이 동작한다. 주로 일반함수 사용보다는 Library 생성 할때 많이 사용하고 언급했지만 “lamda” / “template” 을 만들 때 많이 사용한다고 알고 있으면 좋을 것 같다.

Outtro.

해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.

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