C++ Chapter 13-2 : 클래스 템플릿(Class Template)

클래스 템플릿의 정의

 함수 템플릿과 마찬가지로 클래스도 템플릿화를 통해 별도의 클래스를 정의할 필요가 없어진다.

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class Point
{
private:   
    T xpos, ypos;
public:
    Point(T x=0, T y=0) : xpos(x), ypos(y)
    { }
    void ShowPosition() const
    {
        cout<<'['<<xpos<<", "<<ypos<<']'<<endl;
    }
};

int main(void)
{
    Point<int> pos1(3, 4);  //T를 int로 하여 만든 템플릿 클래스 Point<int>의 객체
    Point<double> pos2(2.4, 3.6);   //T를 double로 하여 만든 템플릿 클래스 Point<double>의 객체
    Point<char> pos3('P', 'F'); //좌표정보를 문자로 표시하는 상황의 표현

    pos1.ShowPosition();
    pos2.ShowPosition();
    pos3.ShowPosition();

    return 0;
}

[3, 4]
[2.4, 3.6]
[P, F]

• 템플릿 함수의 호출과 달리 템플릿 클래스 객체의 생성에서는 <int>, <double>과 같은 자료형 정보를 생략할 수 없다.

 

클래스 템플릿의 선언과 정의의 분리

• 클래스 템플릿 내부에 선언한 멤버함수를 클래스 템플릿 외부에서 정의하려면, 해당 함수의 정의를 시작하기 전에 같은 클래스 템플릿 선언을 다시 해줘야 한다.

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class Point
{
private:
    T xpos, ypos;
public:
    Point(T x=0, T y=0);
    void ShowPosition() const;
};

template <typename T>
Point<T>::Point(T x, T y) : xpos(x), ypos(y)
{ }

template <typename T>
void Point<T>::ShowPosition() const
{
    cout<<'['<<xpos<<", "<<ypos<<']'<<endl;
}

int main(void)
{
    Point<int> pos1(3, 4); 
    Point<double> pos2(2.4, 3.6);   
    Point<char> pos3('P', 'F'); 

    pos1.ShowPosition();
    pos2.ShowPosition();
    pos3.ShowPosition();

    return 0;
}

[3, 4]
[2.4, 3.6]
[P, F]

 

파일 분할에서의 템플릿 클래스

• 템플릿 클래스가 정의되지 않은 일반적인 파일 분할의 경우에서는 함수의 선언과 정의를 헤더파일과 소스 파일나 나눠서 저장해도 main파일 실행에 문제가 없었다.
• 그러나, 템플릿 클래스의 경우에는 템플릿의 모든 정보를 소스파일에 전달해야 문제가 생기지 않는다.

 그렇다면 위 예제를 분할하여 실행해보자.

 

 파일명 : PointTemplate.h

#ifndef __POINT_H__
#define __POINT_H__

template <typename T>
class Point
{
private:
    T xpos, ypos;
public:
    Point(T x=0, T y=0);
    void ShowPosition() const;
};

#endif

 파일명 : PointTemplate.cpp

#include <iostream>
#include "PointTemplate.h"
using namespace std;

template <typename T>
Point<T>::Point(T x, T y) : xpos(x), ypos(y)
{ }

template <typename T>
void Point<T>::ShowPosition() const
{
    cout<<'['<<xpos<<", "<<ypos<<']'<<endl;
}

 파일명 : PointMain.cpp

#include <iostream>
#include "PointTemplate.h"
#include "PointTemplate.cpp"    //템플릿 정보를 모두 포함해야 함
using namespace std;

int main(void)
{
    Point<int> pos1(3, 4); 
    Point<double> pos2(2.4, 3.6);   
    Point<char> pos3('P', 'F'); 

    pos1.ShowPosition();
    pos2.ShowPosition();
    pos3.ShowPosition();

    return 0;
}

[3, 4]
[2.4, 3.6]
[P, F]

 

배열 클래스의 템플릿화

class BoundCheckIntArray { . . . . };
class BoundCheckPointArray { . . . . };
class BoundCheckPointPtrArray { . . . . };

 지금까지 배운 내용을 토대로 이전 chapter에서 등장한 위 세 클래스를 하나의 클래스 템플릿 정의로 대체해보자.

 

 파일명 : ArrayTemplate.h

#ifndef __ARRAY_TEM__
#define __ARRAY_TEM__

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

template <class T>
class BoundCheckArray
{
private:
    T * arr;
    int arrlen;

    BoundCheckArray(const BoundCheckArray& arr) { }
    BoundCheckArray& operator=(const BoundCheckArray& arr) { }

public:
    BoundCheckArray(int len);
    T& operator[] (int idx);
    T operator[] (int idx) const;
    int GetArrayLen() const;
    ~BoundCheckArray();
};

template <class T>
BoundCheckArray<T>::BoundCheckArray(int len) : arrlen(len)
{
    arr = new T[len];
}


template <class T>
T& BoundCheckArray<T>::operator[](int idx)
{
    if (idx < 0 || idx >= arrlen)
    {
        cout << "Array index out of bound exception" << endl;
        exit(1);
    }
    return arr[idx];
}

template <class T>
T BoundCheckArray<T>::operator[](int idx) const
{
    if (idx < 0 || idx >= arrlen)
    {
        cout << "Array index out of bound exception" << endl;
        exit(1);
    }
    return arr[idx];
}

template <class T>
int BoundCheckArray<T>::GetArrayLen() const { return arrlen; }

template <class T>
BoundCheckArray<T>::~BoundCheckArray() { delete[] arr; }

#endif

 파일명 : Point.h

#ifndef __POINT_H_
#define __POINT_H_

#include <iostream>
using namespace std;

class Point
{
private:
    int xpos, ypos;
public:
    Point(int x=0, int y=0);
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Point& pos);
};

#endif

 파일명 : Point.cpp

#include <iostream>
#include "Point.h"
using namespace std;

Point::Point(int x, int y) : xpos(x), ypos(y) 
{ }

ostream& operator<<(ostream& os, const Point& pos)
{
    os<<'['<<pos.xpos<<", "<<pos.ypos<<']'<<endl;
    return os;
}

 파일명 : BoundArrayMain.cpp

#include <iostream>
#include "ArrayTemplate.h"
#include "Point.h"
using namespace std;

int main(void)
{
    /*** int형 정수 저장 ***/
    BoundCheckArray<int> iarr(5);
    for(int i=0; i<5; i++)
        iarr[i] = (i+1)*11;
    for(int i=0; i<5; i++)
        cout<<iarr[i]<<endl;

    /*** Point형 객체 저장 ***/
    BoundCheckArray<Point> oarr(3);
    oarr[0] = Point(3, 4);
    oarr[1] = Point(5, 6);
    oarr[2] = Point(7, 8);
    for(int i=0; i<oarr.GetArrayLen(); i++)
        cout<<oarr[i];

    /*** Point형 객체의 주소 값 저장 ***/
    typedef Point * POINT_PTR;
    BoundCheckArray<POINT_PTR> parr(3);
    parr[0] = new Point(3, 4);
    parr[1] = new Point(5, 6);
    parr[2] = new Point(7, 8);
    for(int i=0; i<parr.GetArrayLen(); i++)
        cout<<*(parr[i]);

    delete parr[0];
    delete parr[1];
    delete parr[2];

    return 0;
}

 첫 번째 트라이에서는 혼자서 작성하기 많이 힘들었지만, 두 번째 트라이부터 할만해져서 다행이었다.....

 

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참고자료

• 윤성우, <윤성우의 열혈 C++ 프로그래밍>, 오렌지미디어, 2010.05.12