07

탬플릿 : 클래스나 함수등을 찍어내는 틀.

https://www.youtube.com/watch?v=aNehlbm3eN0&list=PLDV-cCQnUlIb2oezNpNTmxiiX_NibMrlO&index=1

1. 함수 탬플릿

고급 탬플릿 기술들이 존재하지만 여기서 다루는건 아주 기초.

// T : 런타임에 상황에 따라 대체될 임의의 자료형
// 아래 함수/클래스는 임의의 인자(탬플릿 인자) T를 사용하는 탬플릿이다. 라고 선언.
template<typename T>
T func1(T t) {...}

...
func1(42);			// int func1(int t)
func1(4.2);			// double func1(double t)
func1("42");		// char* func1(char* t) 포인터를 비교/연산하게 될수도 있으므로, 주의.
func1(string("42")) // string func1(string t)
func1<string>("42")	// T를 string으로 정해줌.

우리가 코드로 작성한 탬플릿은 틀이고, 컴파일 할 때 컴파일러가 T의 버전에 맞는 함수/클래스를 각각 만든다. 즉, 컴파일 이후 동작만 보면 각 자료형에 맞는 함수/클래스를 오버라이딩 한 것과 똑같다.

T로는 기본자료형, string같은 표준 클래스, 개인이 제작한 클래스 등 어떠한 것도 들어갈 수 있다. 하지만, 해당 탬플릿의 연산/함수가 인자로서 사용될 클래스 등에 오버라이딩 되었있지 않다면 컴파일 과정에서 에러가 발생한다.

특정 함수/클래스에서 탬플릿 인자 2개 사용시 다음과 같이 탬플릿 정의.

template<typename T1, typename T2>
T2 func1(T1 t1) {...}

1.1 함수 탬플릿 특수화

특정 타입에 대해서만 특별한 규칙을 적용.

// 일반적인 탬플릿 함수.
template<typename T1, typename T2>
T2 func1(T1 t1) {...}

// string을 받고, 반환값이 int로 사용될 func1은 아래의 탬플릿.
template<>	//탬플릿 인자를 사용 안하므로
int func1(string t1) {...}

2 탬플릿 클래스

// 타입만 런타임에 결정되는게 아니라, 특정 값도 인스턴스 생성 시 결정할 수 있다.
// 컴파일시 타입 T뿐만 아니라 SIZE값에 따라 전혀 다른 클래스들이 생성됨.
// template<>안에 내용들은 탬플릿에 적용해야할 목록(리스트)를 명시한거 라고 생각하는게 좋음
template<typename T, int SIZE>
class ClassA//<T, SIZE> 생략 가능
{
private:
	T t_[SIZE];
...
}

...
ClassA<double, 20> TestClass1();
ClassA<double, 21> TestClass2();	// 이 두개의 클래스가 호출되는 주소는 다름

// 서로 다른 클래스라서, 컴파일 에러 발생! 
//TestClass1 = TestClass2;

하지만, SIZE처럼 특정 값까지 받아오는 경우는 많이 사용하진 않는다.

2.1 탬플릿 클래스 특수화.

template<typename T, int SIZE>
class ClassA//<T, SIZE> 생략 가능
{
private:
	T t_[SIZE];
...
}

template<int SIZE>
class ClassA<double, SIZE> // 특수화시 생략 불가능
{
private:
	double t_[SIZE];
...
}

...
ClassA<string, 20> TestClass1();	// 일반적인 탬플릿 클래스 ClassA호출됨
ClassA<double, 20> TestClass2();	// 특수화된 탬플릿 클래스 ClassA호출됨

ex00

목표 : 함수 탬플릿 작성.

탬플릿의 선언과 정의

일반적으로, 헤더에는 선언하고 cpp파일에는 정의 한다. 하지만 template함수/클래스의 경우 선언따로 정의 따로 하게 되면 링킹 에러가 발생한다.

기반 지식

• 탬플릿 함수, 클래스는 사용된 탬플릿 인자의 종류에 따라 각각 다른 별도의 함수/클래스를 생성한다.
• 하지만 만약 정의만하고 사용하지 않으면 컴파일러는 이를 무시한다(탬플릿 함수/클래스 선언과 정의만 해놓고 사용하지 않는 경우).
• 탬플릿은 자료형이 런타임에결정된다. 즉, 컴파일타임에 컴파일러가 얼마만큼의 공간을 할당하게 할지 정할 수 없기 때문이다.

링킹 에러 발생 이유.

헤더에 탬플릿 함수/클래스를 선언하고, cpp파일내에 별도로 구현한 상황을 가정한다.

• 컴파일 시 각 파일별로 오브젝트 파일이 검사하고 오브젝트 파일을 생성한다.
• 이때 구현한 cpp파일 내에서 구체적인 자료형을 써서 탬플릿 함수/클래스를 사용하지 않으면 컴파일러는 이를 컴파일을 하지 않고 넘어간다(컴파일때는 문제가 없으므로 에러 발생 안함).
• 그 결과 탬플릿 함수가 컴파일 되지 않은 오브젝트 파일이 생성되고, 이를 사용하는 다른 오브젝트 파일과 링킹하면 링킹 에러가 발생한다.
  • cpp파일을 인크루드 하면 링킹 문제가 해결되나, 이는 좋은 해결책이 아니다.

해결 방법

따라서 탬플릿 함수/클래스는 헤더파일에 선언과 정의를 같이한다.

• 헤더파일을 cpp파일에 include하면 컴파일 되지 않고 include된 부분에 헤더의 내용 전부가 복사된다.
• 그러므로 컴파일러가 해당 cpp파일을 검사할때, 템플릿 함수/클래스 사용을 확인하고 적합한 함수/클래스를 생성하고 컴파일한다.

그렇다면 template만 해도 컴파일이 되지 않을까?

서브젝트에도 헤더에 기능이 구현되면 안되나, 탬플릿은 제외한다고 명시되어 있음.

Any function implementation put in a header file (except for function templates) means 0 to the exercise.

(참고 1)[https://ansohxxn.github.io/cpp/chapter13-2/], (참고2)[https://hwan-shell.tistory.com/253]

new

https://boycoding.tistory.com/205