[C++]

C 기초 : SoEn:소프트웨어 공학 연구소
- 포인터의 개념을 확실하게 이해해야 C++을 조금이라도 이해할 수 있다.
- 15장 포인터 고급, 16장 함수 고급 이해 필요.
C++ 기초 : SoEn:소프트웨어 공학 연구소
- 26-2 복사생성자, 28장 연산자 오버로딩, 30장 다형성, 31장 템플릿, 37장 STL
effective C++
effective modern C++
A Tour of Modern C++
Bjarne Stroustrup - The Essence of C++
boost

3. C++ 기초

3-1. pointer

메모리에 직접 접근하는 기능

pointer 때문에 모든게 2배로 복잡해짐.

const 표현도 2가지 경우가 존재

  const int A = 100;
  const int* const pA = &A;

pointer type 전용 연산 : *, ->

int* pA = &A; *pA = 200;
struct point2D { int x; int y;}
point2D t;
point2D* pt = &t;
t.x = 100;
pt->y = 100;

function pointer

  int addFunc(const int a, const int b) {
      return a+b;
  }
  int (*pAddFunc)(const int, const int) = addFunc;
  int i = pAddFunc(3, 5);
  int callbackFunc(const int a, const int b, int (*pFunc)(const int,const int)) {
      return (*pFunc)(a, b);
  }

(c++) member function pointer
(c++) copy constructer
(c++) virtual function
(c++11) move constructor
template 에서도 pointer는 별개로 취급함.

segmentation fault
- user mode에서 프로그램 영역을 벗어난 주소지를 참조하는 경우 발생. 운영체제가 다른 프로그램들을 보호하기 위해 실행중인 프로그램을 강제로 종료시킨다.
  - null dereference
  - dereference freed memory
- kernel mode에서는 segmentation fault는 발생하지 않는 대신 blue screen of death가 발생

memory leak

메모리 할당만 하고 해제는 하지 않는 경우

double free

  auto x = new Polynomial();	// Polynomial* x = new Polynomial();
  auto y = x;	// Polynomial* y = x;
  delete x;
  delete y; // double free

double free 방지 코드

  #define SAFE_DELETE(p) { if (p) { delete (p); (p) = nullptr; }}

3-2. const

c++의 const

      const int A = 100;
      A = 200; // error
      const point2D pt1(100,200);
      pt1.x = 100; // error
      const point2D* pa1 = new point2D(100,200);
      point2D* const pa2 = new point2D(100,200);
      pa1->x = 200; // error
      pa2->x = 200; // ok
      pa1 = new point2D(200,100); // ok
      pa2 = new point2D(200,100); // error

const in member function

  class A {
  private : 
      point2D m_pt;
  public:
      point2D set(const point2D& t_pt) const {
          m_pt = t_pt; // error 
      }
      const point2D set(const point2D& t_pt) {...} // deprecated at c++11. use std::unique_ptr instead		
  }

3-3. reference

reference의 기본 개념
기존의 pointer의 단점을 보완하기 위해 만들어진 개념
포인터와의 비교
- 변수형 앞에 &을 붙인다 (T&)
- 가리키는 대상을 바꿀 수 없다. (T const *)
- 더블 레퍼런스라는 개념은 존재하지 않는다.
- 레퍼런스에 대한 모든 연산은 가리키는 대상에 대한 연산으로 해석된다.
- 함수 인자에서 레퍼런스를 취할 경우 call-by-reference 방식으로 동작한다.
pointer 대신 reference를 쓰는 이유
- 가리키는 대상을 바꿀 수 없게 하기 위해
- 표현을 보다 직관적으로 하기 위해
- copy constructor, template에서 필수적으로 필요
C++11에서는 기존의 T& 형식 이외에 T&&라는 새로운 형식을 추가하였다.
- T&을 lvalue reference, T&&을 rvalue reference라고 부른다. (T&&은 더블 레퍼런스가 아니다)

3-4. copy constructor

복사 생성자의 개념

언제 호출되는가?

객체 초기화 중 아래와 같은 과정에서 호출됨

  class B {
  B() { } // 기본 생성자
  B(const B &obj) { } // 복사 생성자
  B(B&& obj) { } // 이동 생성자 (C++11)
  ~B() { } // 파괴자
  }
  B obj1;
  B obj2 = obj1; // 복사생성자 호출
  B obj3(obj1); // 복사생성자 호출
  B obj4;
  B obj4 = obj1; // 대입 연산자 = 이 호출되고, class B에서 대입연산자를 정의하지 않아 오류 발생

함수 인자로 객체 전달 시 호출됨

  void testFunc(B obj) {}; 
  testFunc(obj1); // 복사생성자 호출

왜 존재하는가?
- 성능 향상을 위해 : 임시 객체를 생성할 때 기본 생성자를 호출하는 것은 낭비이다.
- 특히 함수 객체를 call-by-value로 전달하는 경우를 위해 만들어짐.
동작 원리
- 복사 생성자를 정의하지 않을 경우 기본 복사 생성자와 기본 대입 연산자(=)가 정의됨.
- 기본 복사 생성자와 기본 대입 연산자는 얕은 복사를 수행함.
- 깊은 복사가 필요한 경우에는 반드시 복사 생성자 및 대입 연산자를 정의해야 함.
- 복사 생성자를 정의할 경우 기본 대입 연산자는 삭제됨.

copy constructor 호출을 최소화하는 방법

함수 인자 정의 시 call-by-value 대신 const call-by-reference 사용

  void testFunc(B obj) {}; // 복사 생성자 및 파괴자가 호출됨.
  void testFunc(const B& obj) {}; // 복사 생성자와 파괴자의 호출이 생략됨. 그리고 const에 의해 obj의 값 변경 불가능

3-5. virtual function

가상 함수의 개념
가상 함수의 활용
c++ 방식의 다형성을 지원하는 방법 중 하나
Java와 같은 다른 객체 지향 언어들은 virtual function만을 지원함
virtual function일 필요가 없는 함수들도 분명히 존재함
c++ 에서는 오버헤드를 없애기 위해 기본을 비가상 함수로, virtual 키워드를 붙이는 경우에만 가상 함수로 만듬.

vtable을 만들어서 관리. 오버헤드 발생.

  class virtual_parent {
  public:
      int get(int x) {
          return x;
      }
      virtual int get2(int x) {
          return x + 1;
      }
  };
  class virtual_child1 : public virtual_parent {
  public:
      int get(int x) {
          return x + 10;
      }
      int get2(int x) {
          return x + 100;
      }
  };
  virtual_parent* x = new virtual_parent();
  virtual_child1* y = new virtual_child1();
  virtual_parent* p = x;
  int a = p->get(100);	// parent의 get 호출 
  int a2 = p->get2(100);	// parent의 get2 호출 
  p = y;
  int b = p->get(100);	// parent의 get 호출 
  int b2 = p->get2(100);	// child1의 get2 호출 

3-6. operator overloading

연산자 오버로딩 기초(https://www.tutorialspoint.com/cplusplus/cpp_overloading.htm)

잘 사용하면 객체의 관계를 훨씬 더 직관적으로 보이게 할 수 있다.

  class BigDecimal {
  private:
      std::vector<int> m_data;
  public:
      BigDecimal(const std::string& n) {
          for (const char&c : n)
          {
              m_data.emplace_back(static_cast<int>(c - '0'));
          }
      }
      BigDecimal(const BigDecimal& obj) {
          m_data = obj.m_data;
      }
      const BigDecimal operator +(const BigDecimal& obj) const; // 1
      const BigDecimal operator +(const std::string& n) const; // 2
      const BigDecimal operator -(const BigDecimal& obj) const; // 3
      const BigDecimal operator -(const std::string& n) const; // 4
      const BigDecimal operator *(const BigDecimal& obj) const; // 5
      const BigDecimal operator *(const std::string& n) const; // 6
      const BigDecimal operator ^(const BigDecimal& obj) const; // 7
      const BigDecimal operator ^(const std::string& n) const; // 8
      BigDecimal& operator =(const BigDecimal& obj); // 9
      BigDecimal& operator =(const std::string& n); // 10
      bool operator ==(const BigDecimal& obj) const; // 11
      bool operator !=(const BigDecimal& obj) const; // 12
      BigDecimal& operator +=(const BigDecimal& obj); // 13
      BigDecimal& operator -=(const BigDecimal& obj); // 14
  };
  BigDecimal a(std::string("100"));
  BigDecimal b("300");
  BigDecimal c = a + b + std::string("300") + "500"; // 1,2,9 
  c += a * b; // 5,13
  if(a == b) { } // 11 

3-7. functor

function objects (functors)
functor의 특징
class 생성자 ()를 overloading 하는 기법
function object는 1급 객체이고, inline으로 동작할 확률이 높아 function pointer에 비해 훨씬 성능면에서 뛰어나다.
가상함수를 대신해서 사용했을 때 vtable을 생성하지 않는다.
뿐만 아니라 function status와 같은 추가 정보를 쉽게 관리할 수 있다.
C++11에서 등장한 lambda expression에서는 functor를 사용한다.

3-8. template : generic programming

c와 c++의 결정적인 차이 중 하나
strongly-typed language의 혁명
함수 템플릿
클래스 템플릿

example : atoi, atof, atol

  template <typename T>
  T ato(const char* c);
  template <>
  int ato<int>(const char* c) { return atoi(c); }
  template <>
  double ato<double>(const char* c) { return atof(c); }
  template <>
  long ato<long>(const char* c) { return atol(c); }
  int i = ato<int>(std::string("103050").c_str());
  double d = ato<double>(std::string("103050.23243").c_str());

template metaprogramming
- simple C++11 TMP
템플릿의 타입 추론 방법
- Template argument deduction
- effective modern C++ 9~18 page

3-9. STL

C++ 표준 라이브러리의 모음.
모두 template로 이루어져 있다.
C++ 협회가 관리
boost library에 등록된 기능 중 안정화된 기능이 stl로 등록되는 경우가 많다.
유용한 기능
- [](http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm) : 잡다한 기능을 제공. 다른 stl library를 쓰려면 알아야 한다. sort, search기능은 TMP까지 적용되어 매우 빠르다.
- [](https://www.geeksforgeeks.org/vector-in-cpp-stl/) : 이걸 사용할 수 있게 되면 더 이상 메모리 관리를 일일이 신경쓰지 않아도 된다.
- [](https://www.geeksforgeeks.org/stdstring-class-in-c/) : string 처리를 javascript만큼 쉽게 처리할 수 있도록 해준다.

4. modern C++

4-1. move semantics

복사 생성자에 대한 의문 - 과연 이것이 최선인가?
임시로 만들어지는 임시객체들이 왜 복사생성을 거쳐야 하는가? 원본이 필요없다!
임시 객체는 복사가 아니라 단순히 이동만 해야 하는 것이 아닌가? copy&paste 개념이 아니라 move 개념이어야 한다.
그렇다면 어떤 경우에 이동이 일어나야 하고 어떤 경우에 복사가 일어나야 하는가? -> Rvalue Reference 개념의 탄생

lvalue reference, rvalue reference

  BigDecimal a(std::string("100")); // std::string("100")은 임시객체. 객체가 유지될 필요가 없는 존재다. 
  BigDecimal b("300"); // 마찬가지로 std::string("300")은 유지될 필요가 없는 존재이다. 
  BigDecimal c = a + b + std::string("300") + "500"; // std::string("300"), std::string("500")은 유지될 필요가 없다. 
  c += a * b; // a*b를 연산한 중간 결과물은 유지될 필요가 없다.

4-2. auto / decltype / decltype(auto)

auto : 컴파일러가 type을 자동으로 추론하는 기능.
template type의 경우 template type 추론 원리와 동일

4-3. shared_ptr

garbage collection 기능을 C++에 구현하기 위해 만든 STL

4-4. lambda expression

functional languague에 영감을 받아 만든 기능
functor를 사용한다.

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[0012] C++

[C++]

목차

1. C++ 추천 대상

2. C++ 배우는 방법

3. C++기초

3-1. pointer

3-2. const

3-3. reference

3-4. copy constructor

3-5. virtual function

3-6. operator overloading

3-7. functor

3-8. template : generic programming

3-9. STL

4. modern C++

4-1. move semantics

4-2. auto / decltype / decltype(auto)

4-3. shared_ptr

4-4. lambda expression

1. C++ 추천 대상

2. C++ 배우는 방법

3. C++ 기초

3-1. pointer

3-2. const

3-3. reference

3-4. copy constructor

3-5. virtual function

3-6. operator overloading

3-7. functor

3-8. template : generic programming

3-9. STL

4. modern C++

4-1. move semantics

4-2. auto / decltype / decltype(auto)

4-3. shared_ptr

4-4. lambda expression

감사합니다.

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