String 클래스를 만들어보면서 복습해보자!
안녕하세요! 두두코딩 널두 🥸 입니다 ✋
오늘은 String class를 만들어보자.
🖇 소스코드에 마우스를 올리고 copy 버튼을 누를 경우 더 쉽게 복사할 수 있습니다!
궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
+ 감상평 댓글로 남겨주시면 힘이됩니다. 🙇
Intro.
이번 포스팅에서는 String class를 만들어보고, 복습해보겠습니다.
표준 String class
이번 시간에는 이제까지 만들어 온 연산자 재정의를 정리할 겸 string 클래스를 만들어보는 시간을 가져본다.
#include <iostream>
int main()
{
char s1[10] = "hello";
char s2[10];
// 이렇게 할 경우 에러가 발생한다.
// 문자열 복사하기 위해선 strcpy
s2 = s1;
}
위와 같이 C언어로 “hello” 문자열을 복사하기 위해서는 =를 사용하면 안되고, strcpy()를 활용해 복사해야한다.
C++ 언어 같은 경우 문자열을 편리하게 하기 위해 std::string를 제공한다.
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
std::string s1 = "hello";
std::string s2;
// =를 사용해 복사가능하다.
s2 = s1;
}
위와 같이 std::string을 활용할 경우 = 연산자를 활용해 쉽게 복사가 가능하다.
이와 같이, string class에는 다양한 기법들이 녹아있는데, 실제 만들어보며 몇가지 기능을 만들어보자.
String class 만들기
String 클래스는 많은 기능을 담고 있다.
우리는 이 중 4가지 정도를 만들어보고자 한다.
int main()
{
// 1. 데이터를 담을 수 있는 클래스 및 초기화 기능
String s1 = "hello";
// 2. cout으로 출력이 가능해야함.
std::cout << s1 << std::endl;
// 3. 복사 생성자 사용 가능해야함.
String s2 = s1;
// 4. 대입연산자 가능해야함.
String s3 = "world";
s2 = s3;
}
위 코드에서 주석으로 언급한 것과 같이 4가지 기능을 차례차례 만들어보고자 한다.
1. String 클래스를 만들고, 초기화 기능을 할 수 있도록 함
2. cout을 활용해 출력 가능하게 함.
3. 복사 생성자 기능을 가능하게 함.
4. 대입 연산자 기능을 가능하게 함.
String 클래스 만들기 (1)
가장 먼저 해야되는 “1. String 클래스를 만들고, 초기화 기능을 할 수 있도록 함” 동작을 구현해보자.
#include <iostream>
#include <cstring>
class String
{
int size;
char* buff;
public:
String(const char* s) {
size = strlen(s);
buff = new char[size + 1]; // null 포함
strcpy(buff, s);
}
~String() { delete[] buff; }
};
int main()
{
// 1.
String s1 = "hello";
}
위 코드는 String 객체의 기본 골격 클래스를 만든 것이다. 생성자를 통해 문자열을 전달받고, 해당 문자열의 길이를 구해 buff를 초기화한다.
이 때, +1 동작을 하는 이유는 null 문자열까지 포함해야되기 때문이다. buff가 생성된 이후 strcpy를 통해 전달받은 문자열을 객체에 복사해 보관하도록 한다.
추가로, 우리는 생성자를 통해 buff를 생성했으니 소멸자에서 해당 buff를 제거할 수 있는 동작을 추가해야한다. 추가하지 않을 경우 개발자가 메모리 관리를 직접 수행해야하는데, 이 때 많은 버그가 유발 될 수 있으니 소멸자를 통해 자원을 해제하도록 하자!
String 클래스 만들기 (2)
cout을 통해 String 객체의 데이터를 출력하는 동작을 만들어보자.
우리는 앞서 cout을 통해 값을 출력하는 것을 배웠다. 자세한 내용을 알고 싶다면 여기 를 클릭해 알아보자.
cout이 동작하기 위해서는 operator<<() 재정의가 필요하고, 멤버를 수정할 수 없으니 일반함수로 구현한다.
#include <iostream>
#include <cstring>
class String
{
int size;
char* buff;
public:
String(const char* s) {
size = strlen(s);
buff = new char[size + 1]; // null 포함
strcpy(buff, s);
}
~String() { delete[] buff; }
// friend 필요
friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const String&);
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const String& s)
{
os << s.buff;
return os;
}
int main()
{
// 1.
String s1 = "hello";
// 2.
std::cout << s1 << std::endl;
}
operator<<를 만들 때 주의할 점은 & 참조 반환을 해야한다는 점이다. 또한, friend 함수로 만들어 String 클래스 내 멤버 변수들에 접근할 수 있도록 해야한다는 점도 기억하도록 하자.
String 클래스 만들기 (3)
복사 생성자 기능을 만들어보자.
우선, 복사생성자는 만들지 않고 테스트를 해도 컴파일 에러는 발생하지 않는다. 아래의 코드를 String 클래스 만들기(2) main() 코드 내 추가하여 테스트해보자.
String s3 = s2; // 복사 생성자.
컴파일 에러는 발생하지 않을 것이다. 하지만, 런타임 에러가 발생하게 되는데, 이는 링킹 동작에서 대상체가 없어서 에러를 낼 것이다.
대충 아래의 에러와 같이 나올 것이다..
a.out(20050,0x117294600) malloc: *** error for object 0x600000950040: pointer being freed was not allocated
a.out(20050,0x117294600) malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug
생각해보면 컴파일러가 만들어주는 디폴트 복사 생성자 같은 경우 Shallow copy이다. 따라서, 멤버를 전체 복사하는데, 이 경우 포인터 값도 그냥 복사하게 된다. 포인터 값을 복사해 사용하게 될 경우 하나의 대상체를 두개의 포인터가 가리키는 상황이 발생하게 되고, 가리키는 하나의 포인터가 파괴 될 경우 대상체가 지워져버려 문제가 발생한다. 이때, 런타임 에러를 내게 되는데..
이를 막기 위해서는 Deep copy를 통해 사용자 정의 타입 복사생성자를 재 구성해야된다.
#include <iostream>
#include <cstring>
class String
{
int size;
char* buff;
public:
String(const char* s) {
size = strlen(s);
buff = new char[size + 1]; // null 포함
strcpy(buff, s);
}
~String() { delete[] buff; }
// 복사 생성자 구현
String(const String& s) : size(s.size)
{
buff = new char[size + 1];
strcpy(buff, s.buff);
}
friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const String&);
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const String& s)
{
os << s.buff;
return os;
}
int main()
{
// 1.
String s1 = "hello";
// 2.
std::cout << s1 << std::endl;
// 3.
String s3 = s2;
}
위와 같이 String(const String&) 형식으로 사용자가 직접 복사생성자를 만들어 Deep copy 처리를 해줄 경우 문제 없이 동작하는 것을 알 수 있다. 여기서 중요한 점은 복사 생성자도 생성자임으로 초기화 리스트를 활용해 초기화 될 값들을 처리하도록 하자.
String 클래스 만들기 (4)
마지막 대입 연산자를 만들어보자. 대입 연산자 같은 경우 설명을 수월하게 하기 위해 main()을 좀 정리하고 작성하도록 한다.
int main()
{
String s1 = "apple";
String s2 = "banana";
s1 = s2;
}
위와 같이 메인문을 변경할 것인데, 이렇게 해도 컴파일은 잘된다. 우리가 복사 생성자에서 언급한 것과 같이 컴파일러가 기본적으로 복사생성자 / 대입연산자를 만들어주기 때문에 컴파일은 잘된다. 복사 생성자와 동일한 문제를 대입연사자도 가지고 있다
컴파일러가 만들어주는 기본타입은 shallow copy이다. 따라서, 기본적으로 포인터가 들어갈 경우 다 무력화 된다.
이를 해결하기 위해 대입 연산자도 deep copy로 구성해줘야하는데, 대입 연산자 같은 경우 기존에 가리키던 대상체를 지워주는 것이 중요하다. 즉, 기존에 다른 대상체를 가리키고 있다가, 복사되는 것이기 때문에 가리키는 대상체는 제거하고 복사하는 동작을 만들어야 한다는 점을 주목해서 보자.
#include <iostream>
#include <cstring>
class String
{
int size;
char* buff;
public:
String(const char* s) {
size = strlen(s);
buff = new char[size + 1]; // null 포함
strcpy(buff, s);
}
~String() { delete[] buff; }
String(const String& s) : size(s.size)
{
buff = new char[size + 1];
strcpy(buff, s.buff);
}
// 대입 연산자 구현
String& operator=(const String& s) {
size = s.size;
// 기존 대상체를 제거해야돼.
delete buff;
buff = new char[size + 1];
strcpy(buff, s.buff);
return *this;
}
friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const String&);
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const String& s)
{
os << s.buff;
return os;
}
int main()
{
String s1 = "apple";
String s2 = "banana";
s1 = s2;
// banana 출력해야됨.
std::cout << s1 <<std::endl;
}
위와 같이 구현하면 banana가 잘 출력되는 것을 확인 할 수 있다.
하지만 대입 연산자 같은 경우 정말 신기한 경우가 발생할 수 있는데, 아래와 같은 경우가 발생하면 어떻게 될까?
int main()
{
String s1 = "apple";
// 자기 자신을 대입할 경우...
s1 = s1;
}
우리가 작성한 코드로 s1 = s1; 코드를 수행할 경우 잘 동작할까?
이상한 값 출력 혹은 아무 값도 출력 되지 않을 것이다.
우리가 작성한 코드는 기존의 대상체를 먼저 제거한다. 만약 위와 같은 상황이 발생할 경우 먼저 대상체를 제거 했기 때문에 복사할 대상체가 없어진다. 따라서 이상한 값이 들어가거나 아무것도 없는 값이 들어가지게 되는 것이다.
이를 해결하기 위해서는 본인의 주소일 경우 대입 연산자를 수행하지 않도록 하는 기법을 사용한다.
if (&s == this)
return *this;
즉, 전달받은 주소가 this 본인일 경우 return 하도록 만드는 것이다. C++ 내에서 사용되는 기법이고, 대입연산자라면 무조건 넣어준다고 생각하면 된다.
위 코드를 넣고 String 클래스를 완성해보자.
#include <iostream>
#include <cstring>
class String
{
int size;
char* buff;
public:
String(const char* s) {
size = strlen(s);
buff = new char[size + 1]; // null 포함
strcpy(buff, s);
}
~String() { delete[] buff; }
String(const String& s) : size(s.size)
{
buff = new char[size + 1];
strcpy(buff, s.buff);
}
// 대입 연산자 구현
String& operator=(const String& s) {
// 자기 자신 주소 체크...!!
if (&s == this) return *this;
size = s.size;
// 기존 대상체를 제거해야돼.
delete buff;
buff = new char[size + 1];
strcpy(buff, s.buff);
return *this;
}
friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const String&);
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const String& s)
{
os << s.buff;
return os;
}
int main()
{
String s1 = "apple";
String s2 = "banana";
s1 = s2;
s1 = s1;
// banana 출력해야됨.
std::cout << s1 <<std::endl;
}
위 코드를 빌드해보면 잘 동작하는 것을 알 수 있다.
우리는 String 클래스를 만들면서 이전에 배웠던 것을 복습헀다. 직접 만들어보며 익히면 좋을 것 같고, 본인도 강의를 듣고 직접 설명을 하면서 코드를 구현해보았다. 모르는 부분을 찾거나 다시 보기도 하면서… 구현했으니 여러분도 한번 시도해보자!
Outtro
해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.
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