58. 템플릿(TEMPLATE) 개요
이번에는 C++에서 제공하는 템플릿을 살펴보기로 해요.
C++언어에서 템플릿은 다양한 프로그램에서 공통적으로 사용할 수 있는 라이브러리 형태의 형식이나 기능을 정의할 때 사용합니다. 대표적으로 표준 템플릿 라이브러리(STL, Standard Template Library)를 들 수가 있습니다.
템플릿(Template)의 사전적 의미는 틀, 모형자입니다. 무엇인가를 만들기 위한 틀을 템플릿이라 부르는 것이죠.
C++언어에서 템플릿은 실제 코드를 만들기 위한 가짜 코드를 말합니다. 템플릿으로 형식이나 기능을 정의해도 실제 컴파일한 기계어 코드에는 반영하지 않습니다. 대신 템플릿으로 정의한 것을 사용하는 부분이 있으면 컴파일러는 사용하는 것에 맞게 실제 코드를 만들어 기계어 코드에 반영합니다. 따라서 사용하는 부분에 따라 하나의 템플릿 코드는 여러 개의 실제 코드로 기계어에 반영할 수 있습니다.
템플릿으로 형식이나 기능을 정의할 때는 사용할 인자의 형식을 가상의 이름을 정하여 사용합니다. 대신 사용하는 부분에서 템플릿 인자 형식를 어떠한 형식으로 사용하는지에 따라 실제 코드를 만들죠. 이처럼 템플릿 코드는 실제 코드가 아니어서 일반적으로 헤더 파일에 작성합니다.
템플릿으로 형식이나 기능을 정의할 때 template 키워드를 명시하고 템플릿 형식 인자를 < >안에 열거합니다. 그리고 뒤에 형식이나 기능의 나머지 부분을 작성합니다.
template <typename data>
data *find_max_pos(data *base, size_t n)
{
size_t mi = 0;
...중략...
return base+mi;
}
template <typename data>
class Array
{
data *base;
size_t capacity;
size_t count;
...중략...
};
그리고 컴파일러에서는 템플릿 함수를 사용할 때의 인자 형식에 맞게 실제 함수를 기계어 코드에 만들어 이를 호출하게 기계어 코드를 작성합니다.
int arr1[10]={9,32,13,47,25,76,17,5,29,10};
string arr2[5]={"안녕","고구마","추억","홍길동","갈색"};
int *mp1 = find_max_pos(arr1,10);
cout<<"최대값:"<<*mp1<<endl;
string *mp2 = find_max_pos(arr2,5);
cout<<"최대값:"<<*mp2<<endl;
위와 같은 코드에서 find_max_pos를 두 번 호출하고 있는데 하나는 int 형식의 배열명, 다른 하나는 string 형식의 배열명을 전달하고 있습니다. 컴파일러는 이에 맞게 실제 함수를 기계어 코드에 만들어서 이를 호출하게 기계어를 코드를 작성합니다. 따라서 기계어 코드에는 템플릿 형식 인자 data를 int인 find_max_pos 함수와 string인 find_max_pos 함수가 생깁니다.
템플릿 클래스는 명확하게 어떠한 템플릿 인자를 사용할 것인지 나타내어 사용합니다. 마찬가지로 컴파일러는 템플릿 인자에 맞게 실제 클래스를 기계어 코드에 만들어 이를 사용합니다.
Array<int> a1;
Array<string> a2;
보다 자세한 사항은 앞으로 하나 하나 살펴보기로 해요.
59. 전역 템플릿 함수
이번에는 전역 템플릿 함수를 만들고 사용하는 방법을 살펴볼게요.
전역 템플릿 함수는 형식은 달라도 알고리즘이 같을 때 템플릿 함수를 정의하여 사용합니다. 그리고 일부 알고리즘이 다를 때 이 또한 템플릿 인자를 추가하여 만들 수 있습니다.
먼저 전역 템플릿 함수를 만드는 방법을 알아봅시다. 템플릿 함수는 template 키워드 뒤에 템플릿 형식 인자 목록을 < >내부에 표현합니다. 이 때 템플릿 형식 인자는 가상의 이름으로 정하여 함수 코드를 정의할 때 사용합니다.
template <typename [가상 타입명],…>
[리턴형식] 템플릿 함수명(입력인자리스트)
{
[코드]
}
typename 대신 class 예약어를 사용할 수도 있습니다.
template <class [가상 타입명],…>
[리턴형식] 템플릿 함수명(입력인자리스트)
{
[코드]
}
n 개의 데이터 중에 최대값이 있는 메모리 주소를 찾는 전역 템플릿 함수를 만들어서 사용해 봅시다. 이를 위해 데이터 형식과 데이터를 비교하기 위한 알고리즘이 필요하겠죠. 여기에서는 비교 데이터 형식을 data, 비교 알고리즘을 compare 이름을 사용할게요.
template <typename data,typename compare>
data *get_max_pos(data *base, size_t n,compare com)
{
size_t mi = 0;//최대값이 있는 인덱스를 0으로 초기 설정
size_t index;
for(index = 1; index<n; index++)
{
if(com(base[mi], base[index])<0) //index 요소가 더 크면
{
mi = index; //mi를 index로 변경
}
}
return base + mi;//최대값의 위치 반환
}
이처럼 정의한 템플릿 함수를 사용하는 곳에서는 원소 형식에 관계없이 연속적인 메모리에 데이터를 보관하고 있을 때 비교 알고리즘을 구체적으로 정의하여 get_max_pos 전역 템플릿 함수를 호출하면 컴파일러에서는 사용하는 형식 인자에 맞게 get_max_pos 함수를 기계어 코드에 작성합니다. 물론 사용하는 형식이 다르면 컴파일러는 get_max_pos 함수를 여러 개를 기계어 코드에 작성합니다.
다음은 int 형식을 원소로 하는 배열에서 최대값이 있는 위치를 찾기 위해 전역 템플릿 함수 get_max_pos를 호출하는 코드입니다. 먼저 비교 알고리즘을 함수로 정의합니다.
int compare_int(int a,int b)
{
return a-b;
}
int main()
{
int arr[10]={5,3,29,56,34,22,9,17,8,4};
전역 템플릿 함수 get_max_pos를 호출하여 최대값의 위치를 찾습니다.
int *mi = get_max_pos(arr,10,compare_int);
for(int i = 0; i<10; i++)
{
cout<<arr[i]<<" ";
}
cout<<endl;
cout<<"최대값:"<<*mi<<", 최대값 요소의 인덱스:"<<mi - arr<<endl;
return 0;
}
이처럼 호출하여 사용하면 컴파일러에서는 템플릿 형식 인자 data를 int로 compare를 compare_int로 변환하여 기계어 코드를 작성하여 이를 호출하게 합니다.
다음은 Book의 ISBN이 최대(사전식 비교)인 도서 개체를 찾기 위해 전역 템플릿 함수 get_max_pos를 호출하는 예제 코드입니다.
int compare_isbn(Book *book1, Book *book2)
{
string isbn1 = book1->GetISBN();
string isbn2 = book2->GetISBN();
return isbn1.compare(isbn2);
}
int main()
{
Book *books[5];
books[0] = new Book("1234","C언어");
books[1] = new Book("7834","C++");
books[2] = new Book("4534","알고리즘");
books[3] = new Book("9934","자료구조");
books[4] = new Book("1284","C#");
Book **max_book = get_max_pos(books,5,compare_isbn);
for(int i = 0; i<5; i++)
{
books[i]->View();
}
cout<<"최대값 요소의 인덱스:"<<max_book - books<<endl;
(*max_book)->View();
for(int i = 0; i<5;i++)
{
delete books[i];
}
return 0;
}
다음은 앞에서 설명했던 예제 코드입니다.
//ehalgorithm.h
#pragma once
template <typename data,typename compare>
data *get_max_pos(data *base, size_t n,compare com)
{
size_t mi = 0;//최대값이 있는 인덱스를 0으로 초기 설정
size_t index;
for(index = 1; index<n; index++)
{
if(com(base[mi], base[index])<0) //index 요소가 더 크면
{
mi = index; //mi를 index로 변경
}
}
return base + mi;//최대값의 위치 반환
}
//Boom.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace std;
class Book
{
const string isbn;
string title;
public:
Book(string isbn,string title);
string GetISBN()const;
string GetTitle()const;
void View()const;
};
//Book.cpp
#include "Book.h"
Book::Book(string isbn,string title):isbn(isbn)
{
this->title = title;
}
string Book::GetISBN()const
{
return isbn;
}
string Book::GetTitle()const
{
return title;
}
void Book::View()const
{
cout<<"ISBN:"<<isbn<<" 제목:"<<title<<endl;
}
//Program.cpp
//전역 템플릿 함수
#include "ehalgorithm.h"
#include "Book.h"
int compare_int(int a,int b)
{
return a-b;
}
int compare_isbn(Book *book1, Book *book2)
{
string isbn1 = book1->GetISBN();
string isbn2 = book2->GetISBN();
return isbn1.compare(isbn2);
}
int main()
{
int arr[10]={5,3,29,56,34,22,9,17,8,4};
int *mi = get_max_pos(arr,10,compare_int);
for(int i = 0; i<10; i++)
{
cout<<arr[i]<<" ";
}
cout<<endl;
cout<<"최대값:"<<*mi<<", 최대값 요소의 인덱스:"<<mi - arr<<endl;
Book *books[5];
books[0] = new Book("1234","C언어");
books[1] = new Book("7834","C++");
books[2] = new Book("4534","알고리즘");
books[3] = new Book("9934","자료구조");
books[4] = new Book("1284","C#");
Book **max_book = get_max_pos(books,5,compare_isbn);
for(int i = 0; i<5; i++)
{
books[i]->View();
}
cout<<"최대값 요소의 인덱스:"<<max_book - books<<endl;
(*max_book)->View();
for(int i = 0; i<5;i++)
{
delete books[i];
}
return 0;
}
▷ 실행 결과
5 3 29 56 34 22 9 17 8 4
최대값:56, 최대값 요소의 인덱스:3
ISBN:1234 제목:C언어
ISBN:7834 제목:C++
ISBN:4534 제목:알고리즘
ISBN:9934 제목:자료구조
ISBN:1284 제목:C#
최대값 요소의 인덱스:3
ISBN:9934 제목:자료구조'C & C++ > 디딤돌 C++' 카테고리의 다른 글
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