C++ 개념 정리 : 템플릿

템플릿(template)

• 특징
  • 하나의 정의로 여러 타입에서 동작할 수 있도록 해줌
    • 기존에는 자료형이 바뀔 때마다 대응되는 함수, 클래스를 새롭게 정의해줘야 했음.

함수 템플릿(function template)

• 개념
  • 함수의 일반화된 선언
  • 임의의 타입으로 작성된 함수에 특정 타입을 매개변수로 전달하면, 컴파일러가 알아서 해당 타입에 맞는 함수를 생성함.
    • 함수 템플릿이 각각의 타입에 대해 처음으로 호출될 때, 컴파일러가 해당 타입의 인스턴스를 생성함.
    • 이후에 해당 타입의 함수 템플릿이 사용될 때마다 호출됨.

• 정의 방법

  template <typename 타입이름>
  // 함수의 원형
  {
      // 함수의 본체
  }
  

• 예시

  #include <iostream>
    
  template <typename T>
  void Swap(T &a, T &b)
  {
      T temp;
    
      temp = a;
      a = b;
      b = temp;
  }
    
  int main(void)
  {
      int c = 2, d = 3;
    
      std::cout << "c : " << c << ", d : " << d << std::endl;
      Swap(c, d);
      std::cout << "c : " << c << ", d : " << d << std::endl;
      std::string e = "hello", f = "world";
      std::cout << "e : " << e << ", f : " << f << std::endl;
      Swap(e, f);
      std::cout << "e : " << e << ", f : " << f << std::endl;
      return 0;
  }
  

클래스 템플릿 (class template)

• 개념
  • 클래스의 일반화된 선언
  • 클래스 템플릿에 전달되는 템플릿 인수에 따라 별도의 클래스를 만들 수 있음.
  • 함수 템플릿과 달리, 사용자가 사용하고자 하는 타입을 명시적으로 제공해야함.

• 정의 방법

  template <typename 타입이름>
    
  class 클래스템플릿이름
  {
      // 클래스 멤버의 선언
  }
  

• 예시

  template <typename T>
    
  class Data
  {
  private:
      T data_;
    
  public:
      Data(T dt);
      data(T dt);
      T get_data();
  };
  

• 특징
  1. 하나 이상의 템플릿 인수를 가지는 클래스 템플릿의 선언이 가능함

      template <typename T, int i> // 두 개의 템플릿 인수를 가지는 클래스 템플릿을 선언함.
      class X
      { ... }
     

  2. 클래스 템플릿에 디폴트 템플릿 인수를 명시할 수 있음.

      template <typename T = int, int i> // 디폴트 템플릿 인수의 타입을 int형으로 명시함.
      class X
      { ... }
     

  3. 클래스 템플릿을 기초 클래스로 해서 상속할 수 있음.

      template <typename Type>
      class Y : public X <Type> // 클래스 템플릿 X를 상속받음.
      { ... }
     

중첩 클래스 템플릿(nested class template)

• 개념
  • 클래스/클래스 템플릿 내에 또 다른 템플릿을 중첩해서 정의할 수 있음. 멤버 템플릿이라고 함.

• 예시

  template <typename T>
    
  class X
  {
      template <typename U>
    
      class Y
      {
          ...
      }
      ...
  }
    
  int main(void)
  {
      ...
  }
    
  template <typename T>
  template <typename U>
  X<T>::Y<U>::멤버함수이름()
  {
      ...
  }
  

명시적 특수화 (explicit specialization)

• 특정 타입에 대해 특별한 동작을 정의할 수 있음.
• 예시
  • 임의의 템플릿 X가 있을 때, double형에 대해 특수화를 하면 다음과 같다.

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

부분 특수화 (partial specialization)

• 템플릿 인수가 두 개 이상인 상황에서 일부에 대해서만 특수화를 해야할 때 사용.
• 사용 방법
  • template 키워드 직후의 꺾쇠에 특수화하지 않는 타입의 템플릿 인수를 명시하고,
  • 다음에 나오는 꺾쇠에 특수화하는 타입을 명시함.

• 예시

  template <typename T1, typename T2>
  class X
  { ... };
  

  • 위와 같은 템플릿 X를 double형에 대해 부분 특수화를 하면 다음과 같다.

  template <typename T1> class X<T1, double> { ... };