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modern c+ framework 분석

목차

  • .hpp, .c, .h, .inl 파일

  • R-Value, L-Value

  • noexcept 선언

  • explicit 선언

  • template 시 사용할 constexpr, static_assert

  • 위치에 따른 const 선언의 차이

  • default, delete 키워드

  • template auto

  • C++14 decltype(auto) 반환

  • override 선언

  • final 선언

  • Fold Expressions

.hpp, .c, .h, .inl 파일

  • 정해진 것은 없다. C의 헤더 파일과 C++의 헤더 파일을 구분하기 위해 .hpp라는 것이 있다고 한다. 실제 적용 모습을 보니, __헤더 파일에 선언부와 구현부를 모두 넣은 파일을 .hpp 파일로 지정한다.__

  • 그거와 비슷하게 *.inl 파일은 헤더 파일에 선언부와 구현부를 모두 넣은 파일을 따로 지정하기 위해 존재한다. inline 함수를 분리하기 위해 나왔으나, 템플릿과 같은 것도 다음과 같은 파일명으로 작성한다.

R-Value, L-Value

R-Value

  • 일반적으로 할당될 수 없는 값을 의미한다.

  • 식이 끝나면 사라지는 일시적인 값이며, 주소를 가지지 않는다.

  • 당장의 생명 유지를 할 수 있는 방법? 이라 생각하면 된다.

  • 쓸모 없어 보이지만, move semantics에 사용된다.

L-Value

  • 일반적으로 할당될 수 있는 값을 의미한다.

  • 해당 식이 끝나고 나서도 계속 남는 값이며, 주소를 가진다.

참조

  • lvalue는 lvalue만 참조가 가능하며 rvalue는 안 된다. 단 const는 예외이다.

  • 3은 대입 될 수 없는 값, 즉 식이 끝나면 사라지는 rvalue이다.

int a = 3;
int& b = a; // a는 lvalue이므로 적법한 문장
int& c = 3; // 3은 rvalue이므로 compile error가 발생한다.
const int& d = 3; //d는 const lvalue reference이므로 rvalue도 참조할 수 있다.

  • c++ 11 이후에서는 rvalue도 값을 받을 수 있는 문법인 &&가 나왔다.

int sum(int a, int b)
{
    return a + b;
}

sum(3,4); //이 함수의 리턴값 자체는 rvalue이므로 이 식이 끝나는 순간 사라진다.
int&& val = sum(3,4);

//식이 끝난 다음에도 해당 값을 유지하여 참조할 수 있게 된다. 
std::cout << val << std::endl;

move semantics

  • 이동은 복사와 달리 말 그대로 객체가 이동하는 것을 의미한다.

  • 내용을 복사하는 것이 아니기 때문에 속도면에서 우수하다.

  • 다음의 rvalue 문법을 통해 생명을 연장시켜 객체를 이동시키는데 사용될 수 있다.

  • std::move를 이용하면 lvalue를 rvalue로 바꿀 수 있다.

#include <iostream>
#include <xutility>


class ABC
{
public:
    ABC() = default;
    ABC(const ABC&) = default; //복사 생성자
    ABC(ABC&&) = default; //이동 생성자
    ABC& operator =(const ABC&) = default; // 대입 연산자
    ABC& operator =(ABC&&) = default; // 이동 대입 연산자
};

int main()
{
    ABC a; // a 생성
    ABC b(a); // a를 이용해서 b 생성
    ABC c(std::move(b)); //b를 이동해서 c 생성. b는 이제 의미 없음.
    ABC d; // d 생성
    d = std::move(c); //c를 d로 이동. 이제 c는 의미없음.
}

noexcept 선언

예외를 방출하지 않을 함수는 noexcept로 선언하라

  • C++11 이후에서는 모든 메모리 해제 함수와 모든 소멸자 함수는 암묵적으로 noexcept다.

  • 예외를 던지는 것을 올바르게 사용해야한다.

  • 예외를 던져서는 안 되는 장소에서 사용하는 키워드이다.

int f(int x) noexcept; // f는 예외를 던지지 않음 : C++11 방식

explicit 선언

컴파일러가 자동 형변환 하는 것을 막아주는 키워드

  • 밑 예제에서 int가 -> Foo로 자동 형변환 되는 것을 막아준다.

class Foo{
public:
    int m_foo;
    explicit Foo (int foo) : m_foo (foo) {}
};

void printM_foo (Foo foo){
    cout << foo.m_foo << endl;
}

int main (){
    int num = 43;
    printM_foo(num);
}

template 시 사용할 constexpr, static_assert

  • KeyWord는 밑의 2가지이다.

  • 컴파일 타임(정적) vs 런타임(동적)

  • 위의 두 키워드는 컴파일 타임에 동작한다.

만약 사용자의 입력 값을 받는 것이 아닌, 컴파일 타임에 알 수 있는 컴파일 상수 값은, 굳이 프로그램이 실행하여, 런타임 시간에 값을 검사할 필요가 없다. 더 나아가 검사할 필요가 없는게 아니라 검사를 그 시기에 하는 것은 맞지 않다. 미리 검사를 함으로서 예외처리 속도도 높일 수 있고, 프로그램 안정성도 높일 수 있다.

if constexpr

  • 밑의 함수는 포인터면 포인터가 가리키는 변수 값을, 아니면 그냥 자신의 값을 리턴하는 함수이다.

  • if constexpr을 사용하면, template으로 넘어온 컴파일 상수를, 분기 처리에 활용 할 수 있다.

  • 원래 기존 if는 template으로 넘어온 컴파일 상수를 활용할 수 없음. 

#include <iostream>

template <typename T>
auto get_value(T t) {
    if constexpr (std::is_pointer_v<T>)
        return *t;
    else
        return t;
}

int main()
{
    int a = 3;
    int *pVal = &a;
    std::cout << get_value(pVal) << std::endl;
}

  • static_assert()를 이용해 실행하지 않고도, 컴파일 타임에 넘어온 컴파일 상수 값을 체크하는 것도 좋은 방법이다.

  • 이 외에도 if constexpr은 컴파일 상수 값을 분기 처리하는데 좋다.

template <typename T>
void do_something() {
     if constexpr (std::is_arithmetic<T>) {
         //do some maths
     }
     else {
       static_assert(false); //invalid for all specializations
     }
}

위치에 따른 const 선언의 차이

const 선언 바로 뒤의 값을 상수화한다. 크게 2가지로 나누어서 볼 수 있다.

변수에서의 const

  • const int * pointer

int 즉 변수 값을 상수화한다. pointer의 주솟 값 자체는 변경이 가능하지만 pointer가 가리키는 값은 상수화 되어 있다.

  • int * const pointer

pointer 즉 포인터를 상수화한다. pointer의 주솟 값 자체를 상수화하여 주솟 값 변경이 불가능하게 만든다.

  • const int const * pointer

변수 값과, 주솟 값 모두 상수화 한다. 둘다 컴파일 오류가 난다.

int value = 42;

const int* const p = &value;
p = &value;    //Error
*p = 10;       //Error

함수에서의 const

  • 함수 앞의 const

위의 설명대로 그냥 해당 const 된 변수를 return 하는 것을 의미한다.

  • 함수 뒤의 const

const 멤버 함수 내에서는 객체의 멤버변수를 변경할 수 없는 읽기 전용 함수가 된다.

int GetX() const {
    return x_;  //x_의 값 변경 불가
}

default, delete 키워드

default 키워드

  • C++11에서부터는 default 키워드를 이용하여 명시적으로 default 생성자를 선언할 수 있습니다.

  • C++11 이전부터 C++ 클래스는 내부를 작성하지 않아도 기본적으로 기본생성자, 복사생성자, 대입연산자, 소멸자 네 가지 멤버함수를 생성합니다.

  • 생성자를 자동으로 만들어 줌, 복사 생성자는 깊은 복사는 안 됨

delete 키워드

  • 대표적으로 복사 및 대입이 불가능한 클래스를 만들고 싶을 때를 예로 들 수 있습니다.

  • 이전에는 생성을 원하지 않는 방식의 생성자를 private에 선언했지만 이제는 delete 키워드를 이용하여 해당 방식의 생성을 막을 수 있다.

  • 생성자 뿐만 아니라 어떤 일반 함수도 사용할 수 있다.

class NoInteger
{
// 아래와 같이 함수를 작성하는 경우 매개변수를 int로 암시적 형변환하여 실행하는 것을 막게됩니다.
// 따라서 foo(13)을 실행하는 경우 에러가 발생합니다.
    void foo(double dparam);
    void foo(int iparam) = delete;
};

struct OnlyDouble
{
// 아래의 경우는 double외에는 모든 타입에 대해서 막게됩니다.
    void foo(double d);
    template<typename T> void foo(T) = delete;
};

template auto

다음과 같이 Type을 auto로 지정할 수 있다.

template <auto v>
struct integral_constant
{
    static constexpr auto value = v;
};
int main()
{
    integral_constant<2048>::value;
    integral_constant<'a'>::value;

}

C++14 decltype(auto) 반환

  • 후행 반환을 이용할 시 C++14 이후로부터는 타입을 ->을 통하여 명시하지 않아도 된다.

  • decltype(auto)를 이용해서

  • 복잡하게 생각할 것 없이, 함수에서 auto 타입 반환을 하려거든 이것을 이용하면 된다.

template <typename T, typename U>  
decltype(auto) add_template(T&& x, U&& y)
{
    return std::forward<T>(x) + std::forward<U>(y);    
}

decltype(auto) add_function(int a, int b)
{
    return a + b;
}

template <typename TBuilder>
decltype(auto) MakeAndProcessObject(const TBuilder& builder)
{
    auto val = builder.makeObject();
    // process...
    return val;
}

override 선언

override 선언을 통해 override 된 함수를 표시할 수 있다.

final 선언

final 선언을 통해 상속을 막을 수 있다.

Fold Expressions

다음과 같이 sum(a,b,c,etc...) 같은 형태를 다음과 같이 표현할 수 있다.

template <typename... Args>
auto sum(Args&&... args) {
    return (args + ... + 0);
}


int main()
{
    sum(4, 5, 6, 7);
}
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