[C++] 함수 템플릿과 클래스 템플릿 (Function template & Class template)

함수 템플릿

 템플릿의 종류에는 함수 템플릿, 클래스 템플릿 이 두가지로 나뉠 수 있다. 책마다 함수 템플릿 또는  템플릿 함수로 이 두가지로 표기가 되어 있는데, 이런 명사 두개가 오는 단어들은 뒤에가 진짜다. 우선 함수 템플릿, 템플릿 함수의 의미를 정리 해보자.

 - 함수 템플릿 : 함수를 기반으로 구현이 된 템플릿 (함수가 아니라는 뜻이다)

 - 템플릿 함수 : 템플릿을 기반으로 한 함수라는 뜻

 우리가 앞서 본 템플릿 예제는 함수 템플릿이다. 이 함수 템플릿에 대해 좀 더 자세히 알아 보자.

둘이상의 타입에 대한 템플릿

#include <iostream> using namespace std; template <typename T> // 함수 템플릿 정의 void ShowData(T a, T b) { cout<<a<<endl; cout<<b<<endl; } int main(void) { ShowData(1, 2); ShowData(3, 2.5); //error return 0; }

 위와 같이 showdata의 인자값의 데이터 자료형을 각각 달리 해주면, 에러가 나오는 것을 알 수 있다. 이 경우 아래와 같이 사용하면 된다.

#include <iostream> using namespace std; template <typename T1,typename T2> // 함수 템플릿 정의 void ShowData(T1 a, T2 b) { cout<<a<< " "; cout<<b<<endl; } int main(void) { ShowData(1, 2); ShowData(3, 2.5); return 0; }

템플릿 특수화

 : 특수화란 범위를 좁히는 것을 말한다. 다음과 같은 경우가 있다고 한번 가정해 보자. 

#include <iostream> using std::endl; using std::cout; template <typename T> // 함수 템플릿 정의 int SizeOf(T a) { return sizeof(a); } int main(void) { int i=10; double e=7.7; char* str="Good morning!"; cout<<SizeOf(i)<<endl; cout<<SizeOf(e)<<endl; cout<<SizeOf(str)<<endl; return 0; }

 원래 있던 sizeof 함수를 템플릿화를 시켰다. 뭐 이상없이 찍힌다. 캐릭터형 포인터는 4가 찍히는 것이 맞겠지만, 사용자는 그 데이터형의 사이즈는 관심없고, 문자열이 들어 있다면 그 문자열의 크기가 얼마 인지 알고 싶다고 해보자. 하지만 위와 같이 템플릿화한 경우에는 변수 사이즈만 찍힐 것이다. 그래서 캐릭터형 포인터의 데이터 타입을 받으면 그 경우에는 문자열 크기를 알아 보는 strlen 함수를 써서 문자열 길이를 반환하는 것. 즉, 어떠한 경우에서만 특별히 다른 행동을 했으면 좋겠다. 이것이 바로 특수화다. 문법 사용은 다음과 같이 쓴다.

#include <iostream> using std::endl; using std::cout; template <typename T> // 함수 템플릿 정의 int SizeOf(T a) { return sizeof(a); } template<> // 특수화 int SizeOf(char* a) { return strlen(a); } int main(void) { int i=10; double e=7.7; char* str="Good morning!"; cout<<SizeOf(i)<<endl; cout<<SizeOf(e)<<endl; cout<<SizeOf(str)<<endl; return 0; }

클래스 템플릿

 : 클래스를 템플릿 하고자 하면, 원하는 자료형만 T로 바꾸면 된다. 아래의 클래스를 예로 들어 보자. 

class Data { int data; public: Data(int d){ data=d; } void SetData(int d){ data=d; } int GetData(){ return data; } };

 템플릿화~

template <typename T> class Data { T data; public: Data(T d){ data=d; } void SetData(T d){ data=d; } T GetData(){ return data; } };

 그럼 이렇게 선언한 클래스 템플릿을 main에서는 어떻게 사용할까? 이전처럼 사용하면 되는 것일까? Data d1(10); 이렇게 사용하면 문제가 된다. 무엇이 문제가 되는지 한번 자세히 알아 보자.

 우선 객체 생성 순서에 대해 생각해 보자. 메모리 할당 -> 생성자 호출.... 이런식이다. 그러면 Data d1(10); 이 문장에서  d1 이라는 이름으로 메모리 공간을 할당을 해야 할 것이다. 하지만 우리는 클래스 템플릿을 사용하고 있기 때문에,T가 어떤 데이터형을 사용해야 할건지가 결정이 나야 메모리 할당이 이루어는 구조를 가지고 있다. T가 결정나는 시점은 생성자가 호출되어야만 (괄호 안의 10이 호출 되어야만..) T가 int형 데이터 인지 알 수 있으므로 이전과 같은 문법을 사용한다면 메모리 할당을 전혀 하지 못하게 되는 것이다. 

 그래서 템플릿 클래스에서 Data 객체를 만들기 위해서는 생성자를 통해서 전달되는 인자의 정보를 참조하는 시기가 늦기 때문에 구체적으로 어떤 타입으로 템플릿을 구체화 시킬지 명시적으로 선언을 해줘야 한다. 아래의 실사용 예제를 보자.

#include <iostream> using namespace std; template <typename T> //Data 라는 템플릿 Data<T>가 이것의 이름이 된다. class Data { T data; public: Data(T d); void SetData(T d); T GetData(); }; template <typename T> Data<T>::Data(T d){ data=d; } template <typename T> void Data<T>::SetData(T d){ data=d; } template <typename T> T Data<T>::GetData(){ return data; } int main(void) { Data<int> d1(0); d1.SetData(10); Data<char> d2('a'); cout<<d1.GetData()<<endl; cout<<d2.GetData()<<endl; return 0; }