데브웁스

아래의 Complex 멤버의 data type의 예

• int로 할 경우 : 실수를 담을 수 없음
• double로 할 경우 : 실수와 정수를 모두 담을 수 있지만 double은 int보다 overhead가 있음
• 라이브러리 설계자는 Complex의 틀(template)만 제공하고 내부 타입은 사용자가 결정할 수 있도록 제공

template<typename T>
class Complex
{
    T re, im;
public:
    Complex(T r, T i) : re(r), im(i) {}
};

int main()
{
    Complex<int> c1(1, 2);
    Complex<double> c2(1.1, 2.2);
}

함수 또는 클래스의 틀(template)을 제공하는 방법

• 매크로(macro) 사용
  • 전처리기(pre-processor)가 코드를 생성
  • 전처리기는 함수 인자를 통해서 타입을 추론 할 수 없음

// 함수를 만드는 틀
#define MAKE_SQUARE( T )    \
T square(T a)               \
{                           \
    return a * a;           \
}
// 틀에 타입을 전달해서 함수를 생성한다.
MAKE_SQUARE(int)
MAKE_SQUARE(double)

int main()
{
    square(3);
    square(3.3);
}

• 템플릿(template) 사용
  • 컴파일러가 코드를 생성
  • 컴파일러는 함수 인자를 통해서 타입을 추론할 수 있음

template<typename T> // typename 대신 class로 사용해도 됨
T square(T a)
{
    return a * a;
}

int main()
{
    square<int>(3); // int square(int) 생성
    square<double>(3.3); // double square(double) 생성

    square(3); // 인자 타입 추론으로 
    square(3.3); // 
}

파일 입출력

• <fstream>
• ofstream : 출력파일을 위한 스트림

#include <iostream>
#include <fstream>

int main()
{
    // ostream cout => basic_ostream<>
    // typedef basic_ostream<char> ostream;
    std::cout << "hello";
    std::ofstream f("a.txt"); // 파일 출력 객체 생성
    f << "hello"; // a.txt에 출력
}

• ifstream : 입력 파일을 위한 스트림

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>

int main()
{
    std::string s;
    std::ifstream fin("ConsoleApplication1.cpp"); // 입력 파일 스트림
    fin >> s; // 입력 파일 스트림의 첫번째 단어 저장
    std::cout << s << std::endl; // 출력
}

• 파일 내용 전체 출력을 위한 STL 응용

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main()
{
    std::string s;

    std::ifstream fin("ConsoleApplication1.cpp"); // 입력 파일 스트림

    std::vector<std::string> v; // 벡터 객체 생성

    while (std::getline(fin, s)) // 파일의 끝까지 getline으로 전체 읽기
    {
        v.push_back(s); // 벡터의 아이템으로 추가
    }

    for(auto& n :v) // 벡터 전체 loop
        std::cout << n << std::endl; // 벡터의 아이템 전체 출력
}

std::cin

• 입력값 확인 및 재입력 처리

#include <iostream>

int main()
{
    int n = 0;

    while(1)
    {
        std::cin >> n; //숫자 입력을 기대하였으나 사용자가 문자를 입력 하였을때

        if (std::cin.fail()) // 정상적인 입력 여부 확인
        {
            std::cout << "실패" << std::endl;
            std::cin.clear(); // cin의 상태를 나타내는 비트 초기화
            std::cin.ignore(256, '\n'); // 내부적으로 사용되는 입력 버퍼 제거, \n만날때까지 최대 256자 제거
            continue;
        }
        break;
    }

    std::cout << n << std::endl;
}

std::cin

• 1개의 단어 입력 처리

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string w;
    std::cin >> w; // 1개의 단어 입력
        
    std::cout << w << std::endl;
}

• 문장(다중 단어) 입력 처리

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{  
    std::string s;
    std::getline(std::cin, s); // 문장 전체 입력

    std::cout << s << std::endl;
}

예외(Exception) 기본

• throw, try, catch
• throw를 사용해서 예외를 던짐
• throw된 예외는 반드시 잡아서 처리해야 하며, 처리하지 않은 경우 abort() 함수를 수행하고 종료됨
• try ~catch 구문을 사용해서 예외 처리

Catch(...)

• 모든 종류의 예외를 잡을 수 있음
• catch를 여러개 만들때는 반드시 마지막에 놓아야 함

#include <iostream>

int foo()
{
    if (1) // 예외조건 가정
        throw 1;

    return 0;
}

int main()
{
    try
    {
        foo();
    }
    catch (int n)
    {
        std::cout << "예외 발생" << std::endl;
    }
    catch (...)
    {
        std::cout << "... 예외 발생" << std::endl;
    }
    std::cout << "계속실행" << std::endl;
}

std::exception

• C++ 표준 예외의 최상위 클래스
• what() 가상함수 제공

#include <iostream>

class MemoryException : public std::exception // 예외 클래스 정의, std::exception 상속
{
public:
    virtual const char* what() const noexcept // std::exception의 가상함수 what() 구현
    {
        return "메모리 예외";
    }
};

int foo()
{
    if (1) // 예외조건 가정
        throw MemoryException(); // 사용자 정의 예외 클래스 throw

    return 0;
}

int main()
{
    try
    {
        foo();
    }
    catch (MemoryException & e)
    {
        std::cout << e.what() << std::endl;
    }

    std::cout << "계속실행" << std::endl;
}

C++ 표준 예외 클래스

• std::bad_alloc
• std::range_error
• std::out_of_range

#include <iostream>

int main()
{
    try
    {
        int* p = new int[100]; // C++ 메모리 할당 실패시 예외 발생
    }
    catch (std::bad_alloc & e)
    {
        std::cout << e.what() << std::endl;
    }
}

noexcept

• 함수에 예외가 없음을 명시적으로 표기하는 방법
• throw() 동일 역할
• 명시 할경우 컴파일러 최적화시에 도움됨
• noexcept() 함수로 예외 없음 여부를 조사 할 수 있음

#include <iostream>

// 예외가 없는 함수
void a() noexcept {}
void a1() throw() {}

int main()
{
    bool ba = noexcept( a() ); //예외 없음 여부 조사 가능
    bool ba1 = noexcept( a1() );
    std::cout << ba << "," << ba1 << std::endl;
}

다중 상속(Multiple Inheritance)

• C++언어에서 2개 이상의 기반 클래스로 부터 상속 받을 수 있음
• 다른 객체지향 언어에서는 허용되지 않는 경우가 많음
• 기반 클래스의 멤버 이름이 동일한 경우 주의

#include <iostream>

struct A
{
    int a;
};
struct B
{
    int a;
};
struct C : public A, public B // 다중 상속
{
    int c;
};

int main()
{
    C c;
    // c.a = 10; 2개의 기반클래스에서 같은 멤버 이름을 사용하고 있으므로 ambiguous error
    c.A::a = 10; // 상속 받은 A 클래스의 a 멤버에 대입
    c.B::a = 20; // 상속 받은 B 클래스의 a 멤버에 대입
}

가상 상속(Virtual Inheritance)

• 다이아몬드 처럼 다중 상속 기반 클래스가 같은 기반클래스를 상속 받아서 구현된 경우 동일 멤버를 이중 속상 받지 않도록 가상 상속을 사용해야 함

#include <iostream>

struct X
{
    int x;
};
struct A : public X // X의 멤버 x를 상속
{
    int a;
};
struct B : public X // X의 멤버 x를 상속
{
    int b;
};
struct C : public A, public B // 다중 상속
{
    int c;
};

int main()
{
    C c;
    c.x = 10; // 에러 X의 멤버인 x를 A, B 클래스가 상속받은 상태로 접근이 모호
}

#include <iostream>

struct X
{
    int x;
};
struct A : virtual public X // 가상 상속
{
    int a;
};
struct B : virtual public X // 가상 상속
{
    int b;
};
struct C : public A, public B // 다중 상속
{
    int c;
};

int main()
{
    C c;
    c.x = 10; // A, B를 가상 상속으로 바꿔주면 한곳에서 상속만 보장 되므로 해결
}

• Down Casting
  • upcasting된 포인터를 원래의 타입으로 캐스팅 하는것
• static_cast
  • 컴파일시간 캐스팅
  • 기반 클래스의 포인터가 실제 어떤 타입의 객체를 가리키는지 조사 할 수 없음
• dynamic_cast
  • 실행시간 캐스팅
  • 잘못된 down casting 사용시 0 반환
  • 가상 함수가 없는 타입은 dynamic_cast를 사용할 수 없음

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <typeindex>

class Animal 
{
public:
    virtual ~Animal() {}

};
class Dog : public Animal 
{
public:
    int color;
};

void foo(Animal* p)
{
    // 선 타입 비교, 후 static_cast
    if (typeid(*p) == typeid(Dog))
    {
        Dog* pDog = static_cast<Dog*>(p);
    }

    //OR

    // 선 dynamic_cast, 후 nullptr 비교
    Dog* pDog = dynamic_cast<Dog*>(p);
    if (pDog == nullptr)
    {
        std::cout << "nullptr" << std::endl;
    }

    std::cout << pDog << std::endl;

}

int main()
{
    Animal a; foo(&a);
    Dog d; foo(&d);
}

RTTI를 사용하지 않고 추가 기능을 제공하는 방법도 생각 필요

#include <iostream>

class Animal 
{
public:
    virtual ~Animal() {}
};
class Dog : public Animal
{
};

void foo(Animal* p)
{
}

void foo(Dog* p)
{
    foo(static_cast<Animal*>(p)); // 기존 공통 함수 기능 지원
    // Dog에 대한 특정 기능은 여기 추가 구현
}

int main()
{
    Animal a; foo(&a);
    Dog d; foo(&d);
}

• typeid
  • 타입에 대한 정보를 얻을때 사용하는 연산자
  • <typeinfo> 헤더 파일을 포함해야 함 // 컴파일러에 따라 생략 가능(표준 스팩은 명시 해야함)
  • typeid(타입)
  • typeid(객체)
  • typeid(expression)
  • typeid의 결과로 const std::type_info& 반환
  • 가상 함수가 없는 객체(non-polymorphic) : 컴파일 시간에 타입 조사
  • 가상 함수가 있는 객체(polymorphic) : 실행시간에 타입을 조사(가상함수 테이블 정보 참고)
• std::type_info
  • 타입의 정보를 담고 있는 클래스
  • 사용자가 직접 객체 생성할 수 없고 typeid() 연산자를 통해서만 얻을 수 있음
  • 멤버 함수인 name()을 통해서 타입의 이름을 얻을 수 있음
  • 실행 결과는 컴파일러 마다 표현 바법이 다름
  • g++로 생성된 실행파일의 경우 "a.exe | c++filt -t"로 실행하면 완전한 타입의 이름을 볼수 있음
• RTTI(Run Time Type Information)
  • 실행 시간에 타입의 정보를 조사하는 기법
• std::type_info로 동일 타입 조사 방법
  • t1 == t2 : ok
  • t1.hash_code() == t2.hash_code() : ok
  • std::type_index(t1) == std::type_index(t2) : ok
  • &t1 == &t2 : not guaranteed

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <typeindex>

class Animal 
{
public:
    virtual ~Animal() {}

};
class Dog : public Animal {};

void foo(Animal* p)
{
    const type_info& t1 = typeid(*p);
    const type_info& t2 = typeid(Dog);

    // 방법 1
    if (t1 == t2) // 실전 코드 : if( typeid(*p) == typeid(Dog))
    {
        std::cout << "p는 Dog" << std::endl;
    }
    // 방법 2
    if (t1.hash_code() == t2.hash_code())
    {

    }
    // 방법 3
    if (std::type_index(t1) == std::type_index(t2))
    {

    }

    std::cout << t1.name() << std::endl;
}

int main()
{
    Animal a; foo(&a);
    Dog d; foo(&d);
}