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템플릿

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일반화 프로그래밍(generic programming)

c++ 언어가 가지는 특징 중 하나로 데이터를 중시하는 객체 지향과는 달리 알고리즘에 중점을 둔다.
이런 일반화 프로그래밍을 지원하는 대표적인 기능 중 하나가 템플릿이다.


템플릿(template)

매개변수의 타입에 따라 함수나 클래스를 생성하는 것을 말한다.
타입마다 별도의 함수나 클래스를 만들지 않고 여러 타입에서 동작할 수 있는 하나의 함수나 클래스를 만들 수 있다.


함수 템플릿

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	float c = 1.2f;
	float d = 2.4f;
	string e = "Hello";
	string f = " World";

	int result1 = Sum(a, b);
	float result2 = Sum(c, d);
	string result3 = Sum(e, f);

	cout << "a + b = " << result1 << "\n";
	cout << "c + d = " << result2 << "\n";
	cout << "e + f = " << result3 << "\n";

	return 0;
}

// 출력
// a + b = 3
// c + d = 3.6
// e + f = Hello World

함수 템플릿을 통해 하나의 함수로 정수형과 실수형 모두 같은 동작을 하였다.
이렇게 정의된 템플릿에서 특정 타입에 대해서만 따로 정의를 두는 것도 가능하며 이를 명시적 특수화라고 한다.

  • 명시적 특수화(explicit specialization) 
      template <> 
  double Sum<double>(double a, double b)
  {
      return a * b;
  }

  int main()
  {
  int a = 1;
  int b = 2;
  float c = 1.2f;
  float d = 2.4f;
  string e = "Hello";
  string f = " World";
  double g = 3.14;
  double h = 1.59;

  int result1 = Sum(a, b);
  float result2 = Sum(c, d);
  string result3 = Sum(e, f);
  double result4 = Sum(g, h);

  cout << "a + b = " << result1 << "\n";
  cout << "c + d = " << result2 << "\n";
  cout << "e + f = " << result3 << "\n";
  cout << "g * h = " << result4 << "\n";

  return 0;
  }

  // 출력
  // a + b = 3
  // c + d = 3.6
  // e + f = Hello World
  // g * h = 4.9926


클래스 템플릿(class template)

클래스를 일반화해서 선언한다. 함수 템플릿과 동작은 같으며 대상만 다르다. 타입에 따라 다르게 동작하는 클래스 집합을 만들어 전달인자에 따라 별도의 클래스를 만들 수 있게 된다.

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>
class ClassTemplate
{
	T data;
public:
	ClassTemplate(T _data)
	{
		data = _data;
	}
	T GetData()
	{
		return data;
	}
};

int main()
{
	ClassTemplate<string> str_data("Bakcoding");
	ClassTemplate<int> int_data(1234);

	cout << str_data.GetData() << "\n";
	cout << int_data.GetData() << "\n";

	return 0;
}

함수 템플릿은 컴파일러가 전달된 매개변수의 타입으로 함수를 생성해주었다면 클래스 템플릿은 인스턴스를 만들 때 사용자가 타입을 명시해야한다.

  • 명시적 특수화(explicit specialization)
    클래스 템플릿도 명시적 특수화가 가능하다.

      template <>
  class CT<double>
  {
      ...
  };

  • 부분 특수화(partial specialization)
    템플릿 인수가 두 개 이상이고 그 중 일부에 대해서만 특수화가 필요한 경우 부분 특수화가 가능하다.

      //template <typename T1, typename T2>를 double에 대한 부분 특수화 시키면
  template <typename T1> 
  class CT<T1, double>
  {
      ...
  };


템플릿은 중복되는 코드를 줄일 수 있고 활용성도 다양하다. 하지만 선언하는 순간 정의가 같이 메모리에 올라가서 컴파일 타임이 비교적 느려지게 되고 코드의 선언과 정의를 파일로 분할해서 관리할 수 없기 때문에 가독성이 떨어지기도 한다. 장점과 단점이 명확하기 때문에 많은 숙련도를 요구하는 기능이라고 생각이 된다.

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