ex00 My First Canonical Class

의도가 뭔데?????? 아래에서 재대로 만들거고, 여기는 그냥 진짜 canonical class form으로 클래스를 생성해보는 부분. 일단 별 기능 없더라도 여기서는 만들라고 하는 폼 대로 클래스를 작성한다.

Canonical이란?

Canonical :정규적인. -> Canonical form class :정규적인 형태의 클래스…

Orthodox canonical class form = OCCF

사실 OCCF에 대해 오피셜한 레퍼런스는 없어보인다… 하지만 관례적으로 다음과 내용이 가장 중요해 본인다.

OCCF를 준수하는 클래스는 c++98, c++03컴파일러가 자동적으로 생성하는 아래와 같은 항목들에 대해서 선언 및 정의한다(=컴파일러가 자동 생성되는 항목들에 대해서 핸들링 해놓는다).

1. 기본생성자 -> Class::Class()
2. 복사 생성자(대입 생성자?) -> Class::Class(const Class&)
3. 대입 연산자 -> Class& operator=(const Class&)
4. 소멸자 -> Class::~Class()

ref : advanced c++ programming styles and idioms, James O. Coplien 발췌 글, Orthodox canonical class form

ex01 Towards a more useful fixed point class

ex00에서 만든 클래스에 본격적으로 쓸만한 기능들을 추가하는 단계

고정소수점

과제에서 요구하는 고정 소수점의 형태는 32bit(float)중 24bit는 정수데이터, 8bit는 소수데이터이다. 즉, 소수를 표현하는 크기가 8bit로 고정적인 자료형을 요구한다.

float데이터를 8bit만큼 shift(= *256)하여 소수부분 8bit를 int형으로 보존하다 필요할때 float형으로 복구하고자 한다. 예를 드는게 가장 이해가 빠르다.

float floatFloat = 42.4199982;
float floatTemp;
int   intTemp;

// 8bit길이의 소수부만 보존하여 int형으로 저장.
floatTemp = floatFloat * (1 << 8);
intTemp = (int)roundf(floatTemp);

// int로 저장된걸 복구하여 사용.
std::cout << ((float)intTemp / (1 << 8)) << std::endl;

위의 코드를 설명하면 다음과 같다.

밑줄 : 보존하고자 하는 데이터를 나타냄.

• 만약 42.4199982f는 아래와 같은 bit형태이다. <pre>0(sign) 10000100(지수부) 01010011010111000010100(가수부)</pre>
• 42.4199982f에 1 << 8(256)을 곱하면 10859.5195f이며 bit형태는 아래와 같다. <pre>0(sign) 10001100(지수부) 01010011010111000010100(가수부)</pre>
• 가수부는 그대로지만, 지수부를 통해 정수의 범위가 변한다
• 10진수로 예를 들면 4.123를 41.23으로 바꾼건데, 2진법 관점이라서 복잡하게 보인다.
• roundf()를 통해 10859.5195f의 소수점 부분을 날린다. 이는 보존하고자 하는 부분 바깥의 데이터는 날리는 것이며, 그 결과 반환되는 10860f의 bit 배열은 아래와 같다. <pre>0(sign) 10001100(지수부) 01010011011000000000000(가수부)</pre>
• int형으로 형변환하여 저장해놓는다. 10860은 0010 0100 1101 1100으로, 원본 float와는 연관성이 없다. 하지만 필요할 때 다시 float로 변환한 10860f는 아래와 같다. <pre>0(sign) 10001100(지수부) 01010011011000000000000(가수부)</pre>
• 이를 다시 1 << 8로 나누면 우리가 원하는 데이터로 복구할수 있다. <pre>0(sign) 10000100(지수부) 01010011011000000000000(가수부)</pre>
• 즉, int형으로 대응되는 숫자만 저장해놓고, 필요할때 형변환으로 우리가 원하는 데이터를 다시 복구한다.

이때 들어와서 변환한 데이터가 int인지 float인지는 알 수 없으므로 int형을 입력받을때도 left shift연산을 하고, 출력할때 일괄적으로 right shift연산을 하여 보존하기 위해 왼쪽으로 이동시켰던 소수점 8bit를 다시 오른쪽으로 8bit옮긴다.

솔찍히… 본문에서 어떤걸 요구하는지 파악하기도 힘든데, 이걸 생각해내기는 정말 힘들거 같다. 이 블로그에서 고정소수점을 어떻게 만들지 개념을 파악하고, IEEE 754 Converter에서 bit값이 어떻게 변하는지 확인하면서 완벽하게 이해하려고 노력했다.

연산자 오버로딩(ex01, ex02)

예제를 쓱 보니 ex02에 연산자 오버로딩을 집중적으로 하게 되므로, 한번에 정리. 과제에서 요구 : 대입 연산자(=), 산술연산자(+, -, *, /), 비교연산자(>, <, >=, <=, ==, !=), 증감 연산자(++Fix, --Fix, Fix++, Fix--), stream 삽입 연산자 오버로딩(<<)

연산자 오버로딩 선언 위치

연산자 오버로딩은 클래스 내에서 하거나, 클래스 밖에서 할 수 있다. 이때 자기 자신을 리턴하거나 private영역의 멤버를 사용해야 연산자들은 내부 연산자로 오버로딩 한다.

• =, (), [], ->는 연산자 오버로딩은 클래스 내부에서만 가능하다.
• 오버로딩된 연산자@는 a.operator@(b), operator@(a, b)형태 처럼 호출하여 사용할수 있다.

쭉 찾아본 결과 특정 몇개를 제외하고는 어디서 멤버로 선언 할지 말지는 크게 상관 없는것 같다. 하지만 객체지향적인 관점에서 볼때 전역은 지양하는게 좋다. 따라서 해당 과제에서는 큰 이유가 없으면 멤버로서 오버로딩한다.

오버로딩 제한사항

• ::(범위연산자), .(멤버 접근), .*(포인터를 통한 맴버 접근), ?(삼항조건연산자)는 오버로딩 불가
• 기존에 없던 새로운 연산자는 생성 불가
• ->를 오버로딩 할때는 raw포인터(?)나 ->가 차례로 오버로드 되는 객체가 반환되어야한다.
• ||, &&를 오버로드 하는것은 이들의 short-circuit evaluation을 잃어버리게 된다.
  • short-circuit evaluation : A && B에서 A가 False면 B를 확인하지 않고 바로 넘어가는 기능.
  • C++17까지는 short-circuit evaluation를 잃는것에 ,도 포함된다고 한다.

대입 연산자 오버로(=, 컴파일러 자동 생성)

Fix& operator=(Fix& other);

-> 얋은복사 깊은복사에 주의.

복사 생성자(Fix(Fix& other))에 활용 가능하며, 복사생성자 또한 컴파일러가 없으면 자동생성한다.

산술 연산자 오버로딩(+, -, *, /)

Fix operator+(Fix& term);  // a + b → a.operator+(b)
Fix operator-(Fix& term);  // a - b → a.operator-(b)
Fix operator*(Fix& term);  // a * b → a.operator*(b)
Fix operator/(Fix& term);  // a / b → a.operator/(b)

비교연산자 오버로딩(>, <, >=, <=, ==, !=)

bool operator>(Fix& term);  // a > b  → a.operator>(b)
bool operator<(Fix& term);  // a < b  → a.operator<(b)
bool operator>=(Fix& term); // a >= b → a.operator>=(b)
bool operator<=(Fix& term); // a <= b → a.operator<=(b)
bool operator==(Fix& term); // a == b → a.operator==(b)
bool operator!=(Fix& term); // a != b → a.operator!=(b)

증감연산자 오버로딩(++Fix, --Fix, Fix++, Fix--)

증감연산자는 매개변수 int 여부에 따라 전위증감과 후위증감을 구분한다. 있으면 후위이며 단지 단수위 전위와 후위를 구분하는 용도이다.

또한 전위의 경우 증감이 반영된 현재의 자신(Fix&)을 리턴하고, 후위는 반영되기 이전의 객체(Fix)를 미리 복사하고 리턴한다.

Fix& operator++();      // ++fix
Fix& operator--();      // --fix
Fix operator++(int);    // fix++
Fix operator--(int);    // fix--

추가 : 보통의 후위 증감연산의 경우 후위연산보다 느리다. 증감 이전의 객체를 미리 복사해야하고 이를 포인터/참고가 아니라 그대로 반환하기 때문이다.

stream 삽입/추출 연산자 오버로딩(<<, >>)

1. 해당 연산자들은 오른쪽 인자로 사용자가 정의한 타입을 받으므로, 전역으로 선언한다.
2. std::cout << fix가 멤버함수로 선언된다면, std::cout.operator<<(fix)로 std::cout이 operator<<를 호출하는 클래스가 될 것이다. 하지만 iostream 및 기타 스트림들은 C++ 표준 클래스이므로 맴버로 오버라이딩이 불가하다. 따라서 operator<<(std::cout, fix)형태로 정의하기 위해 전역으로 선언한다.

   ostream& operator<<(std::ostream& os, Fix& term);	//std::out << fix → operator(std::out, fix)
   

ref : cppreference.com, ansohxxn 블로그

Fixed operator*(Fixed& other) vs Fixed operator*(const Fixed& other)

const없으면 다음과 같은 에러 발생.

main.cpp:6:33: error: invalid operands to binary expression ('Fixed' and 'Fixed')
  Fixed const b( Fixed( 5.05f ) * Fixed( 2 ) );
                 ~~~~~~~~~~~~~~ ^ ~~~~~~~~~~
./Fixed.hpp:35:8: note: candidate function not viable: expects an l-value for 1st argument
        Fixed operator*(Fixed& other);
              ^
1 error generated.

위의 에러내용에서 Fixed( 5.05f )와 Fixed( 2 )는 각각 임시객체(l-value)가 생성한다. 이때 C++에서 non-const멤버는 임시객체같은 l-value에 바인딩(참조)할 수 없기 때문에 위와 같은 에러가 발생한다. -> lvaue는 수정 불가능한 임시적인 값들인데, const가 아닌 참조를 하게 되면 수정을 하게 되므로…

ref : stack overflow, reference binding