C++이 지원하는 템플릿 개념은 사실 그다지 어렵지 않다. 하지만 여기에 구체화, 특수화, 템플릿 중첩, 프렌드와의 관계, 정적 멤버 등이 개입되면 상당히 복잡한 문법이 만들어지며 표기법도 생소해서 쉽게 익숙해지기 어렵다. 또한 잘 만들어 놓았더라도 템플릿 클래스의 타입이 길고 복잡해서 코드의 의미를 얼른 파악하기도 무척 어렵다. 이런 복잡성에도 불구하고 C++이 템플릿을 지원하는 이유는 컨테이너를 만들기 위해서라고 해도 과언이 아니다.
컨테이너(Container)란 객체의 집합을 다룰 수 있는 객체이다. 쉽게 말해서 배열이나 연결 리스트같은 것들을 컨테이너라고 하는데 동일한 타입(또는 호환되는 타입)의 객체들을 저장하며 이런 객체들을 관리할 수 있는 기능을 가지는 또 다른 객체이다. 2부에서 우리는 동적으로 크기를 변경할 수 있는 동적 배열을 만들어 본 바 있으며 또한 앞 장에서 동적 배열의 기능을 캡슐화한 DArray라는 클래스도 작성해 보았다.
이 클래스가 무척 실용적이라는 것은 경험해 보아서 알 것이고 클래스로 캡슐화하면 사용하기도 무척 편리하다. 이렇게 만들어진 DArray가 바로 컨테이너이다. 그러나 아직 아쉬움이 있는데 바로 ELETYPE이라는 매크로로 배열 요소의 타입을 결정해야 한다는 점이다. DArray 클래스를 사용하기 전에 ELETYPE을 원하는 타입으로 바꿔야 하고 int 배열과 double 배열을 동시에 사용할 수도 없어서 활용성이 크게 떨어진다.
이런 문제를 해결하기 위해 만들어진 문법이 바로 템플릿이다. 요소의 타입은 객체를 선언하는 시점으로 연기해 두고 일단 필요한 알고리즘만 템플릿에 작성한다. 이후 타입만 바꾸면 이 타입을 요소로 가지는 동적 배열 클래스를 만드는 작업은 컴파일러가 알아서 할 것이다. 다음 소스는 DArray 클래스의 템플릿 버전인 TDArray이며 원칙에 따라 TDArray.h라는 헤더 파일에 작성했다.
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예 제 : TDArray.h |
template <typename T>
class TDArray
{
protected:
T *ar;
unsigned size;
unsigned num;
unsigned growby;
public:
TDArray(unsigned asize=100, unsigned agrowby=10);
virtual ~TDArray();
virtual void Insert(int idx, T value);
virtual void Delete(int idx);
virtual void Append(T value);
T GetAt(int idx) { return ar[idx]; }
unsigned GetSize() { return size; }
unsigned GetNum() { return num; }
void SetAt(int idx, T value) { ar[idx]=value; }
void Dump(char *sMark);
};
template <typename T>
TDArray<T>::TDArray(unsigned asize, unsigned agrowby)
{
size=asize;
growby=agrowby;
num=0;
ar=(T *)malloc(size*sizeof(T));
}
template <typename T>
TDArray<T>::~TDArray()
{
free(ar);
}
template <typename T>
void TDArray<T>::Insert(int idx, T value)
{
unsigned need;
need=num+1;
if (need > size) {
size=need+growby;
ar=(T *)realloc(ar,size*sizeof(T));
}
memmove(ar+idx+1,ar+idx,(num-idx)*sizeof(T));
ar[idx]=value;
num++;
}
template <typename T>
void TDArray<T>::Delete(int idx)
{
memmove(ar+idx,ar+idx+1,(num-idx-1)*sizeof(T));
num--;
}
template <typename T>
void TDArray<T>::Append(T value)
{
Insert(num,value);
}
template <typename T>
void TDArray<T>::Dump(char *sMark)
{
unsigned i;
cout << sMark << " => 크기=" << size << ",개수=" << num << " : ";
for (i=0;i<num;i++) {
cout << GetAt(i) << ' ';
}
cout << endl;
}
DArray에 비해 어떤 점이 바뀌었는지 보자. 일단 이름이 바뀌었는데 굳이 이름을 바꿀 필요는 없지만 템플릿 버전이라는 것을 분명히 표시하기 위해 앞에 T자를 하나 더 붙였다. ELETYPE 매크로는 사라졌으며 클래스 정의문앞에 template <typename T>가 추가되었고 소스내의 모든 ELETYPE은 T로 대체했다. 이제 배열 요소의 타입은 매크로가 아닌 템플릿 인수에 의해 결정되며 객체를 선언할 때마다 원하는 타입을 지정할 수 있다.
멤버 함수의 소속은 모두 TDArray<T> 클래스가 되며 함수 본체의 ELETYPE은 T로 바뀐다. 멤버 함수의 코드는 원칙적으로 변경할 필요가 없다. 기존 클래스가 템플릿화되면서 꼭 바뀌어야 하는 부분은 사실상 없는 셈이며 만약 있다면 이는 그 클래스가 템플릿화를 할만큼 충분히 일반화되지 못한 것이다.
이제 TDArray는 임의의 타입에 대한 동적 배열을 만들 수 있는 클래스 템플릿이 되었으며 이 안에는 동적 배열을 관리하는 모든 알고리즘이 포함되어 있다. 어디까지나 템플릿일 뿐이므로 아직 클래스는 아니지만 원하는 타입과 함께 객체를 선언하면 컴파일러에 의해 구체화된다. 제대로 동작하는지 예제를 작성해 보자.
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예 제 : TDArrayTest |
#include <Turboc.h>
#include <iostream>
using namespace std;
#include "TDArray.h"
void main()
{
TDArray<int> ari;
TDArray<double> ard;
int i;
for (i=1;i<=5;i++) ari.Append(i);
ari.Dump("5개 추가");
for (i=1;i<=3;i++) ard.Append((double)i*1.23);
ard.Dump("3개 추가");
}
TDArray.h 헤더 파일만 포함하면 템플릿이 정의된다. main에서는 정수형 동적 배열 TDArray<int> 타입의 객체 ari와 실수형 동적 배열 TDArray<double> 타입의 ard 객체를 선언했으며 잘 동작하는지 확인해 보기 위해 값을 추가한 후 Dump만 해 보았다.
5개 추가 => 크기:100,개수:5 값 : 1 2 3 4 5
3개 추가 => 크기:100,개수:3 값 : 1.23 2.46 3.69
정수에 대해서나 실수에 대해서나 TDArray는 잘 작동함을 확인할 수 있다. TDArray.h 헤더 파일만 포함시키고 객체를 선언할 때 원하는 타입만 밝히면 임의 타입에 대해 동작하는 동적 배열을 쉽게 사용할 수 있다. TDArray는 임의 타입에 대해서 잘 동작하는 배열이기는 하지만 모든 경우에 두루 쓸 수 있는 일반성을 갖추지는 못했다. 내부에서 동적 할당을 하므로 복사 생성자와 대입 연산자를 원칙대로 적절히 정의해야 한다.
또한 동적 할당되는 포인터에 대한 배열이나 클래스에 대한 배열로 쓰기에는 조금 불편한 점이 있다. 포인터의 경우 삭제할 때 포인터가 가리키는 곳도 해제하는 것이 좋을 것이고 객체의 경우 생성자와 파괴자도 호출해 주면 편리하다. 물론 그렇다고 해서 TDArray를 포인터나 객체의 배열로 쓸 수 없다는 얘기는 아니며 외부에서 관리해야 한다는 점이 불편할 뿐이다. TDArray는 어디까지나 예제일 뿐이고 훨씬 더 잘 만들어진 동적 배열 템플릿(예:vector, CTypedPtrArray) 들이 많이 공개되어 있으므로 실무를 할 때는 이런 것들을 쓰기 바란다.