[C++] 템플릿
템플릿Permalink
템플릿(Template)은 코드의 재사용성과 일반성을 높이기 위해 도입된 기능입니다.
템플릿은 호출 시 전달된 인자의 타입에 따라 컴파일러가 적절한 타입으로 구체화된 코드를 생성합니다.
템플릿을 사용하면 클래스나 함수에서 데이터 타입에 종속되지 않고 다양한 타입에 대해 동작하는 일반화된 코드를 작성할 수 있습니다.
즉, 동일한 논리를 여러 데이터 타입에 대해 중복해서 작성하지 않아도 됩니다.
템플릿은 코드 재사용성을 증가시키고, 유지 보수성을 향상시킵니다.
컴파일러가 코드를 구체화하여 처리하므로 컴파일러에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.
각 타입에 대해 별도의 인스턴스를 생성하므로 바이너리 크기가 증가될 수 있습니다.
템플릿을 구체화하는 과정에서 발생하는 에러 메시지가 복잡하게 보일 수 있다는 단점이 있습니다.
함수 템플릿과 클래스 템플릿으로 나눌 수 있습니다.
템플릿 정의는 다음과 같습니다.
template <typename 타입이름>
class MyClass {};
template <typename A, typename B>
class MyClass2 {};
template <typename 타입이름>
void func() {}
template <typename T>
void func2() {}
template <typename T>가 템플릿 정의 구문입니다.
T는 타입 이름을 나타냅니다.
MyClass클레스에 대한 템플릿을 정의한 것입니다.
func함수에 대한 템플릿을 정의한 것입니다.
template <class T>가 올 수 도 있습니다.
이것은 위에서 알아본 typename T와 같은 의미를 가지며 같은 작업을 수행합니다.
하지만 typename을 사용하는 것이 권장됩니다.
함수 템플릿Permalink
함수 템플릿(Function Template)은 데이터 타입에 의존하지 않아 동일한 로직을 여러 타입에 대해 사용할 수 있는 일반화된 함수 정의입니다.
함수 호출 시 전달된 인자의 타입을 기반으로 함수 템플릿을 구체화합니다.
함수 템플릿을 사용하는 예시는 다음과 같습니다.
템플릿으로 구현한 두 수를 더하는 함수입니다.
template <typename T>
T add(T x, T y)
{
return x + y;
}
int main()
{
add<int>(3, 4);
add(3.3, 4.2);
}
add<int>(3, 4);는 명시적으로 자료형을 지정한 호출입니다.
add(3.3, 4.2);는 컴파일러가 타입을 추론합니다.
템플릿으로 구현한 배열의 합을 구하는 함수입니다.
template <typename T>
T sumArray(T arr[], int size)
{
T sum = 0;
for (int i = 0; i < size; ++i) {
sum += arr[i];
}
return sum;
}
int main()
{
int intArr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
double doubleArr[] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4};
sumArray(intArr, 5);
sumArray(doubleArr, 4);
}
템플릿으로 구현한 두 값이 같은지 확인하는 함수입니다.
template <typename T>
bool isEqual(T a, T b)
{
return a == b;
}
int main()
{
isEqual(10, 10);
isEqual(3.5, 2.7);
isEqual('a', 'b');
}
클래스 템플릿Permalink
클래스 템플릿(Class Template)은 데이터 타입에 의존하지 않아 다양한 데이터 타입을 처리하며, 재사용 가능한 클래스를 작성할 수 있습니다.
컴파일러는 인스턴스화를 통해 타입에 맞는 클래스 정의를 생성합니다.
클래스 템플릿을 사용하는 예시는 다음과 같습니다.
벡터를 직접 구현해보면서 작성했던 코드입니다.
해당 클래스는 템플릿을 사용합니다.
#include <iostream>
#include <algorithm>
template <typename T>
class SimpleVector
{
private:
T* startPoint;
int currentSize;
int currentCapacity;
void reSize(int newCapacity)
{
T* newData = new T[newCapacity];
std::copy(startPoint, startPoint + currentSize, newData);
delete[] startPoint;
startPoint = newData;
currentCapacity = newCapacity;
}
public:
SimpleVector(int size = 10) : startPoint(new T[size]), currentSize(0), currentCapacity(size) {}
SimpleVector(const SimpleVector& other) : startPoint(nullptr), currentSize(other.currentSize), currentCapacity(other.currentCapacity)
{
this->startPoint = new T[other.currentCapacity];
std::copy(other.startPoint, other.startPoint + other.currentSize, this->startPoint);
}
~SimpleVector()
{
// 동적 배열 메모리 해제
delete[] startPoint;
}
void push_back(const T& value)
{
// 배열이 가득 찼는지 확인
if (currentSize == currentCapacity)
{
int newCapacity = currentCapacity + 5;
reSize(newCapacity);
}
// 배열의 마지막에 값 대입 및 사이즈 변경
startPoint[currentSize++] = value;
// 대입된 값 출력
std::cout << "push_back : " << startPoint[currentSize - 1] << std::endl;
}
void pop_back()
{
// 배열에 값이 있는지 확인
if (currentSize <= 0)
{
return;
}
T deleteValue = startPoint[currentSize - 1];
// 배열의 크기 감소
--currentSize;
// 삭제된 값 출력
std::cout << "pop_back : " << deleteValue << std::endl;
}
int size() const { return currentSize; }
int capacity() const { return currentCapacity; }
void sortData()
{
std::sort(startPoint, startPoint + currentSize);
}
};
클래스 탬플릿을 사용할 때 SimpleVector<int>처럼 명시적으로 타입을 지정해주어야 합니다.
C++17 이후 함수 템플릿처럼 클래스 템플릿도 타입을 자동으로 추론할 수 있게 됐습니다.
템플릿 특수화Permalink
템플릿 특수화(Template Specialization)는 특정 타입에 대해 별도의 동작을 정의하고 싶을 때 사용합니다.
템플릿 특수화를 정의하려면 템플릿 인수에서 특수화 하려는 인수를 비우고, 클래스 이름 옆에 자료형을 명시하면 됩니다.
템플릿 특수화의 예시는 다음과 같습니다.
template <typename T>
class MyClass {}; // 기본 템플릿 정의
template <>
class MyClass<int> {}; // int 타입에 대한 특수화
template <typename A, typename B>
class MyClass2 {}; // 기본 템플릿 정의
template <typename B>
class MyClass2<int, B> {}; // A가 int일 경우에 대한 특수화
MyClass는 템플릿 인수가 하나이므로, template <>로 인수를 비워 템플릿을 선언합니다.
클래스 이름 옆에 특수화 하고싶은 자료형인 int를 지정해 특수화를 선언합니다.
MyClass2는 두 개의 템플릿 인수를 받는 클래스입니다.
template <typename B>와 같이 나머지 템플릿 인수는 남겨두고, 특수화 하려는 타입인 int를 지정해줍니다.
해당 특수화 예시는 부분 특수화를 사용해 첫 번째 템플릿 인수인 A가 int일 때에만 별도의 처리를 하도록 템플릿 특수화를 선언했습니다.
비 타입 템플릿 파라미터Permalink
비-타입(non-type) 템플릿 파라미터는 데이터 타입이 아닌 정수나 포인터같은 값을 받는것입니다.
예시는 다음과 같습니다.
template <typename T, int size>
class Array {};
int main() {
Array<int, 5> obj;
}
가변 템플릿Permalink
가변 템플릿(Variadic Templates)은 함수의 가변인자처럼 여러 개의 템플릿 파라미터를 처리할 수 있습니다.
C++11부터 사용 가능합니다.
template <typename... Args>
void print(Args... args) {}
int main() {
print(1, 2.5, "Hello", 'a');
}
댓글남기기