Chapter 4. 유틸리티

*이 포스팅은 개인 학습을 위해 내용을 정리한 것이 목적입니다.

 

utility헤더에서 찾을 수 있음.

4.1 Pairs

  - 두 개의 값을 한 개의 단위로 관리하기 위해 제공. class가 아닌 struct임. 모든 멤버는 public.

  - 사용목적 : map/multimap등에서 key/value를 다루기 위해 사용하거나, 두 가지의 값을 반환하고자 하는

              함수에서 사용.

  - Pairs의 값 비교는, first_value를 먼저 비교 후, second_value를 비교하여 동일 여부를 판단.

 

 4.1.1. make_pair()

  - Pairs를 만들어주는 함수. 기존 코드에서는 std::pair<int,char>(42,’@’);를 std::make_pair(42,’@’); 로 사

   용가능해짐.

소스예제

#include <iostream>  #include <utility>  using namespace std;  typedef struct pair<int, char> PAIR_IC; //이 pair나  typedef pair<int, char> PAIR_IC2;       //이 pair의 정의 둘 다 OK  void pairtest()  {      std::pair<int, char> cls(30, 'a');      pair<int, char> mp1 = make_pair(10, 'b');      PAIR_IC mp2 = make_pair(30, 'c');      PAIR_IC2 mp3 = make_pair(10, 'bb');      //pair의 크기 비교구문 (순서비교)  }    *결과   (10, b) < (10, bb) < (30,a) < (30,c)

 

4.2 auto_ptr클래스

  스마트포인터의 한 종류. 스마트포인터는 메모리누수를 줄이기 위해 만들어졌음.

 * 스마트포인터

   - 자동으로 자원 해제를 하는 등의 추가적인 동작을 하는 포인터의 추상 데이터 타입

 

 4.2.1 auto_ptr클래스 등장배경

    - 리소스 할당 후, 잊어버리거나 중간에 return등으로 해제를 못함. auto_ptr은 자신이 가리키는 객체에 대

     한 소유자로서 행동하여, auto_ptr이 제거되면 가리키던 객체도 제거됨.

    - ++등 포인터 계산에 사용되는 연산자는 정의되어있지 않고, 할당연산자를 통한 초기화가 불가능

 

 4.2.2 auto_ptr에 의한 소유권 이전

   - 하나의 auto_ptr이 소유한 객체는 다른 auto_ptr에 의해 소유되어지면 안됨. 다른 auto_ptr에 의해 소유권

    이 넘어가야함. (소멸식 복사)

   1) 소스와 싱크

     - 함수가 데이터의 싱크(수신부를 의미)처럼 행동하는 경우. value가 전달된 경우이므로, 호출된 함수의

      인자가 소유권을 가지게 된다.

     - 함수가 데이터의 소스(송신부를 의미)처럼 행동하는 경우. 호출한 쪽이 소유권을 가짐.

   2) 주의

     - auto_ptr은 소유권이라는 개념이 있으므로 반환값으로 사양하는 것은 지양.

     - const auto_ptr : 값 변경 불가가 아닌 소유권 변경이 불가능하다는 것.

 

 4.2.3 멤버변수로의 auto_ptr

   - 메모리 누수를 피할 수 있음. 소멸자는 생략가능하여도, 복사생성자와 할당연산자는 반드시 작성할것

 

 4.2.4 auto_ptr의 잘못된 사례

   1) auto_ptr은 소유권을 공유할 수 없다. 허용된다면 읽기/쓰기에 문제가 생김

   2) auto_ptr은 배열 타입을 지원하지않는다. auto_ptr은 delete[]가 아닌 delete를 호출한다.

   3) auto_ptr은 범용이 아니다. (레퍼런스카운트가 없음)

   4) auto_ptr은 표준컨테이너클래스와 함께 사용될 수 없음.

  - 컨테이너 클래스에서는 소스와 싱크가 동등할 수 없음.  

  - auto_ptr의 모든 멤버함수는 예외를 던지지않는다 (ISO/IEC-14882). 

  - 멤버변수로 auto_ptr은 싱글톤이나 복사생성자나 할당연산자를 지원하지 않는 클래스에는 적합. 그러나

   복사를 허용하는 클래스에는 절대 사용 불가.

    -> 레퍼런스 카운팅을 하고 컨테이너에 넣을 수 있는 스마트 포인터는 아래와 같이 존재한다.

      TR1을 지원하는 컴파일러에서는

       tr1::shared_ptr (참고: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb982026.aspx)를,

      지원하지 않는 컴파일러에서는

       boost::shared_ptr(참고: http://www.boost.org/doc/libs/1_38_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm)

       또는 Loki::SmartPtr(참고 : http://loki-lib.sourceforge.net/html/a00634.html)를 사용하면 된다.

    (참고 : http://ohyecloudy.com/pnotes/archives/286/)

 

 4.2.5 auto_ptr 예제

  1) auto_ptr 소유권 관련 예제 

 소스

template<class T> ostream& operator<< (ostream& strm, const auto_ptr<T>& p){  if( p.get() == NULL){   strm << "NULL";         // NO: print NULL     }     else {         strm << *p;             // YES: print the object     }     return strm; } void autoptr1test() {     auto_ptr<int> p(new int(42));     auto_ptr<int> q;     //auto_ptr<int> r = new int(42); //auto_ptr을 생성자가 explicit이어서 일반적인 포인터 할당 불가     cout << "after initialization:" << endl;     cout << " p: " << p << endl;     cout << " q: " << q << endl;     q = p;     cout << "after assigning auto pointers:" << endl;     cout << " p: " << p << endl;     cout << " q: " << q << endl;     *q += 13;                   // change value of the object q owns     p = q;     cout << "after change and reassignment:" << endl;     cout << " p: " << p << endl;     cout << " q: " << q << endl; } 결과   after initialization   p : 42   q : NULL   after assigning auto pointers   p : 42          // 예상되는 결과는 NULL인데? VC6으로 실행하니 이렇게 나온다   q : 42   after change and reassignment   p : 55   q : 55         //여기도 NULL이 나와야 할 것 같은데 VC6에서는 55가 참조된다.

  VC6에서는 내부 포인터를 0(NULL)로 만들지 않는다고, msdn포럼에 올라와있다.

(참조 : https://social.msdn.microsoft.com/Forums/vstudio/en-US/a5f17daa-0a99-417c-85c6-7edd4c495720/autoptr-in-vc6-and-vc8?forum=vclanguage)

  VC 7이상에서는 어떻게 나올지 돌려봐야겠음.

 

   2) const auto_ptr의 동작   

예제 

#include <iostream> #include <memory> using namespace std; template<class T> ostream& operator<< (ostream& strm, const auto_ptr<T>& p){  if( p.get() == NULL){   strm << "NULL";         // NO: print NULL     }     else {         strm << *p;             // YES: print the object     }     return strm; } void autoptr2test() {     const auto_ptr<int> p(new int(42));     const auto_ptr<int> q(new int(0));     const auto_ptr<int> r;     cout << "after initialization:" << endl;     cout << " p: " << p << endl;     cout << " q: " << q << endl;     cout << " r: " << r << endl;     *q = *p;    // *r = *p;    // Access violation발생     *p = -77;     cout << "after assigning values:" << endl;     cout << " p: " << p << endl;     cout << " q: " << q << endl;     cout << " r: " << r << endl;      //q= p; //const는 소유권을 옮길 수 없다. 컴파일시 에러     auto_ptr<int> t;      t = p;        cout <<" t: " << t << endl; }    결과 after initialiation:  p : 42  q : 0  r : NULL after assigning:  p : -77  q : 42  r : NULL  t : -77

auto_ptr이 소유권을 가지고 있고, const 키워드가 해당 소유권을 이전하는 개념이라고 한다면, 't=p;'이 구문은 에러가 되어야 정상이다. VC6에서는 해당 구문이 동작한다!. 이유를 찾아봐야겠다. -_-

 

 4.2.6 class auto_ptr 세부사항

   1) 타입정의    

구문	설명
auto_ptr::element_type	소유한객체의타입

 

   2) 생성자, 할당, 소멸자 

구문	설명
auto_ptr::auto_ptr() throw()	기본생성자. 객체를 소유하지않는 auto_ptr을 생성. 0으로 초기화
explicit auto_ptr::auto_ptr(T* ptr) throw()	ptr이 참조하는 객체를 소유하는 auto_ptr생성. ptr이 NULL이 아니라면 반드시 new로 생성된 값을 넘겨주어야 함. new[]로 생성된 배열을 반환값으로 넘겨주는것은 좋지않음
auto_ptr::auto_ptr(auto_ptr& ap) throw()	값을 위한 복사생성자. ap가 소유하는 객체의 소유권을 받아들이는 auto_apr을 생성. 이 이후 ap는 NULL포인터를 가짐. 멤버템플릿과 함께오버로드되어있음.
template<class U> auto_ptr::auto_ptr(auto_ptr<U>& ap)throw()
auto_ptr& auto_ptr::operator= (auto_ptr& ap)throw()	값을 위한 할당생성자. 원래 소유하던 객체를 삭제하고 (delete를 사용), ap가 소유하는 객체의 소유권을 받아들임. ap는 더 이상 객체를 소유하지 않고 NULL포인터를 가짐. 원본객체에 변화가 일어난다.
template<class U>auto_ptr& auto_ptr::operator= (auto_ptr<U>& ap) throw()
auto_ptr::~auto_ptr() throw()	소멸자. 객체 소유중이면 delete를 호출

 

3)value access

구문	설명
T* auto_ptr::get() throw()	소유한 객체의 주소를 반환. 없을경우 NULL반환. 소유권변경 없음
T& auto_ptr::operator*() const throw()	역참조연산자. 소유한 객체를 반환. 만약 소유한 객체가 없다면 문제발생
T* auto_ptr::operator->() const throw()	멤버엑세스를 위한 연산자. 소유한 객체의 멤버를 반환. 소유한 객체가 없을경우 문제발생

 

4)Value Manipulation

구문	설명
T* auto_ptr::release() throw()	소유한객체의 소유권을 해제하고, 객체의 주소를 반환. (없을경우 NULL리턴)
void auto_ptr::reset(T* ptr=0) throw()	ptr로 auto_ptr을 초기화함. 소유하던 기존객체는 삭제. 소유자는 this*임. 대상 객체는 new로 생성된 값을 넘겨주어야 함.

 

5)변환

  - const auto_ptr이 아닌경우에 복사와 할당연산을 가능하게 하는 트릭변환으로 구성되어 있다.

  - 요구사항

    i) auto_ptr을 r-value처럼 함수에 전달하거나 전달받을 수 있어야한다. 생성자를 이용해야함

    ii) auto_ptr이 복사될 때, 원본 포인터가 소유권을 포기하는 것은 중요. (원본 auto_ptr이 복사

      될 때, 수정되어야 함을 의미함)

 

예제코드)

namespace std {     // auxiliary type to enable copies and assignments (now global)     template<class Y>     struct auto_ptr_ref {         Y* yp;         auto_ptr_ref (Y* rhs)          : yp(rhs) {         }     };     template<class T>     class auto_ptr {       private:         T* ap;    // refers to the actual owned object (if any)       public:         typedef T element_type;         // constructor         explicit auto_ptr (T* ptr = 0) throw()          : ap(ptr) {         }         // copy constructors (with implicit conversion)         // - note: nonconstant parameter         auto_ptr (auto_ptr& rhs) throw()          : ap(rhs.release()) {         }         template<class Y>         auto_ptr (auto_ptr<Y>& rhs) throw()          : ap(rhs.release()) {         }                 // assignments (with implicit conversion)         // - note: nonconstant parameter         auto_ptr& operator= (auto_ptr& rhs) throw() {             reset(rhs.release());             return *this;         }         template<class Y>         auto_ptr& operator= (auto_ptr<Y>& rhs) throw() {             reset(rhs.release());             return *this;         }                 // destructor         ~auto_ptr() throw() {             delete ap;         }         // value access         T* get() const throw() {             return ap;         }         T& operator*() const throw() {             return *ap;         }         T* operator->() const throw() {             return ap;         }         // release ownership         T* release() throw() {             T* tmp(ap);             ap = 0;             return tmp;         }         // reset value         void reset (T* ptr=0) throw() {             if (ap != ptr) {                 delete ap;                 ap = ptr;             }         }         /* special conversions with auxiliary type to enable copies and assignments          */         auto_ptr(auto_ptr_ref<T> rhs) throw()          : ap(rhs.yp) {         }         auto_ptr& operator= (auto_ptr_ref<T> rhs) throw() {  // new              reset(rhs.yp);              return *this;         }         template<class Y>         operator auto_ptr_ref<Y>() throw() {             return auto_ptr_ref<Y>(release());         }         template<class Y>         operator auto_ptr<Y>() throw() {             return auto_ptr<Y>(release());         }     }; }

 

 

 

4.3 수치 제한

  - 타입안정성을 제공하는 것과, 제한값을 구하는 템플릿을 작성할 수 있다는 2가지 장점이 있음.

   1) numeric_limit<> 클래스

    모든 타입에 대한 일반적인 템플릿은 디폴트 수치값을 제공하나, 전문화를 통해 각각의 수치 타입에 따라

   제한값을 정의할 수 있음.

    numeric_limits클래스의 멤버

멤버	의미
is_specialized	타입이 수치 제한을 위한 전문화를 가지고 있는지 여부
is_signed	signed타입인지 여부
is_integer	정수 타입인지 여부
is_exact	라운딩에러가 없는 계산결과를 산출하는지
is_bounded	표현가능한 값의 집합이 유한한지 (모든 내장타입에 대해 true)
is_modulo	어떤 타입의 모든 값들이 특정 값의 modulo가 되는 경우. char, int, long은 true
is_iec559	IEC559와 IEEE754를 준수하는가
min()	최소유한값
max()	최대유한값
digits	문자,정수 : 부호비트 제외한 전체비트의 수, 부동소수점: 가수의 전체비트의수
digits10	10진수표시시 자릿수
radix	정수 : 표현의 기본, 부동소수점 : 지수표현의 기본
min_exponent	radix base일때 최소 음의 정수 지수값
max_exponent	radix base일때 최대 양의 정수 지수값
min_exponent10	기수가 10base일때 최소음의 정수 지수값
max_exponent10	기수가 10 base일때 최대 양의 정수 지수값
epsilon()
round_style
round_error()
has_infinity
infinity()
has_quite_NaN
quit_NaN()
has_signaling_NaN
signaling_NaN()
has_denorm
hs_denrom_loss
denorm_min()
traps
tinyness_before

 

 

4.4 보조함수

 4.4.1 최소/최대값 처리

   - min/max값이 있음. Compare함수를 구현하여, 해당 함수를 통한 조건으로 정렬이 가능함.

 

 4.4.2 swap

   - 복사생성자와 할당이 가능해야함. swap함수 전문화를 이용하여, 더 좋은 성능을 낼 수 있음

 

4.5 비교 연산자의 확장

return_type operator(연산자) (const X& x) const;

   - 여기서 연산자에 대한 정의를 수행할 수 있음

 

4.6 <cstddef>와 <cstdlib>

 4.6.1 cstddef의 정의

   1) NULL : 값이없음 or 정의되지않음

   2) size_t : 음수가 될 수 없는 사이즈 단위

   3) ptrdiff_t : 포인터의 차이를 위한 signed타입

   4) offsetof() : struct나 union에서의 멤버의 오프셋

 

 4.6.2 cstdlib의 정의

   1) exit() : 모든 static객체를 파괴. 버퍼를 방출하며, 모든 I/O채널을 닫고, 프로그램 종료하며 atexit()를

               호출함

   2) abort() : 어떤 종료작업 없이 프로그램을 바로 종료함

 

참조 : C++ Standard Library - A tutorial and Reference