[C++] 구조체, typedef, templete

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[C++] 구조체, typedef, templete

공돌이J 2022. 1. 7. 22:26

자바로 프로그래밍을 시작했지만, 파이썬을 4년 넘게 하면서 파이썬 스타일의 코딩에 너무 익숙해져 버리는 바람에 컴파일 언어가 너무 어려워져버렸습니다. 그래서 이번에 C++을 공부하면서 파이썬과 다른 내용들, 헷갈리거나 생소한 개념들을 정리하고자 합니다. 자체적으로 교차검증을 하긴 했지만 틀린 내용이 있다면 댓글로 알려주시면 수정하도록 하겠습니다.

1. 구조체(struct)

여러 자료형을 저장할 수 있는 자료형입니다. 객체지향 프로그래밍의 클래스와 비슷하지만, 메소드가 존재하지 않고 멤버변수로만 이루어져 있습니다. 한번에 여러 개의 값을 담을 수 있다는 장점이 있기 때문에 함수의 입력값과 반환값이 여러 개일 때 사용하기 용이합니다.

파이썬의 딕셔너리와 비교하자면 조금 더 자료형과 구조가 잡혀있는 형태라고 생각하면 좋을 것 같습니다.

구조체의 선언

구조체의 선언 방법은 아래와 같습니다.

struct MyFriend{
	std::string name;
	int age
};

구조체 선언의 마지막에 세미콜론을 작성해야 합니다.

멤버 변수 초기화와 접근

구조체를 초기화하기 위해서는 초기화 목록을 사용하는 방법과 멤버변수별로 값을 초기화 하는 방법이 있습니다. 초기화 목록을 사용하지 않고 구조체를 선언하면 멤버변수는 쓰레기값/기본값이 저장되기 때문에 해당 구조체를 제대로 사용하기 위해서는 반드시 초기화를 해주어야 합니다.

구조체의 멤버변수에 접근하기 위해서는 . 연산자를 사용합니다.

//초기화 목록을 이용한 구조체 초기화
MyFriend minsu = {"민수", 21};
std::cout << minsu.name << std::endl;

// 멤버변수 별 초기화
MyFriend chulsu;
chulsu.name = "철수";
chulsu.age = 20;
std::cout << chulsu.name << std::endl;

아래와 같이 구조체 안의 멤버변수로 구조체를 참조할 수 있습니다.

struct ClassMate{
        MyFriend mf;
        int grade;
    };
    
ClassMate cm1 = {minsu, 1};
ClassMate cm2;
cm2.mf = chulsu;
cm2.grade = 2;

2. typedef

자료형의 별칭을 지정할 수 있는 예약어입니다. 이미 정의된 자료형과 사용자 정의 자료형, 또는 포인터의 별칭을 지정하여 가독성을 높히거나 사용자의 편의를 높이기 위해 사용됩니다.

사용법

typedef를 사용할 때는 typedef 자료형 별칭; 과 같은 형태로 작성해야 합니다. 관습적으로 별칭 뒤에는 _t를 붙혀줍니다.

typedef int age_t;

// 아래의 두 변수는 같은 int 자료형입니다.
int age1;
age_t age2;

C++ 11부터는 아래와 같이 선언할 수도 있습니다.

using age_t = int

활용

typedef는 다양한 경우에 활용할 수 있습니다. 먼저 다음의 예제를 보겠습니다.

// 1번
int GradeTest();
// 2번
typedef int testScore_t;
testScore_t GradeTest()

1번과 2번 중 어떤 코드가 더 프로그램을 이해하는데 좋을까요? 1번 코드의 경우 반환하는 값이 합격/불합격을 나타내는 1/0인지, 점수를 반환하는지 직관적으로 이해하기 어렵습니다. 하지만 2번 코드의 경우 반환하는 값이 점수를 나타낸다고 별도의 주석이나 설명 없이도 이해할 수 있습니다.

두 번째로는 복잡한 자료형을 간단하게 표현할 때 사용합니다. 아래의 자료형은 배우 복잡하지만, typedef로 별칭을 지어 직관적이고 간단하게 나타낼 수 있습니다.

// 1번
std::vector<std::pair<std::string, int>> pairlist; 

bool hasDuplicates(std::vector<std::pair<std::string, int> > pairlist) { 
// some code here 
}

// 2번
typedef std::vector<std::pair<std::string, int>> pairlist_t; // make pairlist_t an alias for this crazy type 
pairlist_t pairlist; // instantiate a pairlist_t 
bool hasDuplicates(pairlist_t pairlist) // use pairlist_t in a function parameter { // some code here }

잠깐 보더라도 1번 코드보다는 2번 코드가 훨씬 가독성이 좋은 것을 알 수 있습니다.

마지막으로 플랫폼에 따라 자료형에 할당되는 바이트가 다를 수 있습니다. 예를 들어 정수 자료형의 경우, 컴파일러나 플랫폼에 따라 2바이트 혹은 4바이트로 설정될 수 있는데 아래와 같이 선언하게 된다면 overflow 등의 문제를 미리 방지할 수 있습니다.

#ifdef INT_2_BYTES 
typedef char int8_t; 
typedef int int16_t; 
typedef long int32_t; 
#else 
typedef char int8_t; 
typedef short int16_t; 
typedef int int32_t; 
#endif

3. template

함수나 클래스에서 다양한 자료형을 입력받아야할 때 각각의 자료형에 대해서 함수를 오버로딩하지 않고도 매개변수의 타입을 다양하게 받을 수 있도록 하는 기능입니다. 파이썬의 경우에는 매개변수의 타입을 지정하지 않기 때문에 필요성을 느끼지 못했지만, 자바나 C++같은 언어에서는 변수의 자료형을 반드시 선언해 주어야 하기때문에 매우 유용한 기능입니다.

탬플릿의 선언

사용하고자 하는 함수나 클래스 위에 선언하여 사용합니다. 이때 typename 대신 class를 사용할 수 있습니다.

template <typename T>
float add(T a, T b){
    return a + b;
}

template<class T>
float add_c(T a, T b){
	  return a + b;
}

int main(){
std::cout << add(1, 4) << " " << add(1.3, 4.2);
std::cout << add_c(1, 4) << " " << add_c(1.3, 4.2);
}

클래스의 메소드에서 사용하고자 한다면 클래스 위에 선언해 주면 됩니다. 단, 클래스 외부에서 메소드를 정의하게 된다면 아래와 같이 정의하는 함수 위에 다시한번 templete을 작성해 주어야 합니다.

template <typename T>
class Profile{

public:
    std::string name;
    T age;
    T height;
    Profile(std::string name, T age, T height):name(name), age(age), height(height){

    }

    void setAge(T age){
        this->age = age;
    }
    void setHeight(T h);
};

template <typename T>
void Profile<T>::setHeight(T h) {
    height = h;
}

int main(){

    Profile<int> profile1("Minsu", 10, 180);
    Profile<float> profile2("Chulsu", 13.1, 158.1);

    std::cout<<profile1.name << " " << profile1.age << " " << profile1.height << std::endl;
    std::cout<<profile2.name << " " << profile2.age << " " << profile2.height << std::endl;

    profile1.setAge(13);
    profile1.setHeight(120);
    profile2.setAge(22);
    profile2.setHeight(190.9);

    std::cout<<profile1.name << " " << profile1.age << " " << profile1.height << std::endl;
    std::cout<<profile2.name << " " << profile2.age << " " << profile2.height << std::endl;

    return 0;
}