템플릿

함수 템플릿: 여러 함수를 만들어내는 함수의 틀
클래스 템플릿: 여러 클래스를 만들어내는 클래스의 틀

함수 오버로딩을 하면 매개변수 리스트가 다른 함수들을 정의할 수 있다.
하지만, 클라이언트가 매개변수 타입을 미리 알고 있다는 전제로 만들어진다.
클라이언트가 어떤 타입을 사용하여 서버 코드를 호출할지 미리 알지 못하므로 함수 오버로딩의 한계가 있다.

-> 템플릿을 이용
템플릿 함수를 사용하면

컴파일러는 클라이언트의 함수 호출 인자 타입을 확인
템플릿 함수의 매개변수 타입을 결정
실제 함수인 템플릿 인스턴스 함수를 만듦

서버 함수는 일반화된 기능만 제공, 클라이언트가 함수의 매개변수 타입을 결정
사용방법: template<typename T> void Print(T a, T b);

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Print(T a, T b) {
    cout << a << ", " << b << endl;
}

int main() {

    // 암시적 함수 호출
    Print(10, 20);
    Print(0.123, 1.123);    
    Print("ABC", "abcde");

    // 명시적 함수 호출
    Print<int>(10, 20);
    Print<double>(0.123, 1.123);
    Print<const char*>("ABC", "abcde");
    return 0;
}

이 예제를 보자.
컴파일러가 해석한 코드는 다음과 같다.

#include<iostream>
using namespace std;

void Print(int a, int b) {
    cout << a << ", " << b << endl;
}
void Print(double a, double b) {
    cout << a << ", " << b << endl;
}
void Print(const char* a, const char* b) {
    cout << a << ", " << b << endl;
}

int main() {

    // 암시적 함수 호출
    Print(10, 20);
    Print(0.123, 1.123);    
    Print("ABC", "abcde");

    // 명시적 함수 호출
    Print<int>(10, 20);
    Print<double>(0.123, 1.123);
    Print<const char*>("ABC", "abcde");

    return 0;
}

즉, Print<int>(), Print<double>(), Print<const char*>() 세 함수를 만들어 냈다.
이러한 함수를 템플릿의 인스턴스라고 한다.

템플릿도 여러개의 매개변수를 가질 수 있다.

사용방법: template<typename T1,typename T2> void Print(T1 a, T2 b);

template<typename T> & template<class T>
class는 C++표준화 이전부터 사용하던 형식, 호환성을 위해 대부분의 컴파일러가 지원하기는 함.

swap 예제

template<typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int n1 = 10, n2 = 20;
    double d1 = 1.1, d2 = 2.2;
    cout << n1 << ", " << n2 << endl;
    Swap(n1, n2);
    cout << n1 << ", " << n2 << endl;
    cout << endl;

    cout << d1 << ", " << d2 << endl;
    Swap(d1, d2);
    cout << d1 << ", " << d2 << endl;
    cout << endl;

    return 0;
}

템플릿의 매개변수 타입 객체로 어떤 타입이든 상관이 없을까?

템플릿 함수 정의의 연산이 가능한 객체: 인터페이스를 지원하는 객체라면 모두 가능하다.

복사 생성자를 지원해야 한다.
- T temp = a 문장처럼 복사생성자를 호출할 수도 있다.
대입 연산자를 지원해야 한다.
- b = temp 문장처럼 대입 연산자를 호출할 수도 있다.
- 근데 이건 어차피 같은 타입이라 가능하지 않나...?

함수 템플릿의 매개변수로 정수 등도 가능하다.

사용방법: template<typename T,int size> void PrintArray(T* arr);
다만, 클라리언트 코드에서 PrintArray<int, 5>(arr1)과 같이 명시적으로 호출해야 한다.
- 함수 인자가 arr1의 정보만을 제공, 5의 템플릿 매개변수 인자를 컴파일러가 클라이언트 코드로부터 추론할 수 없다.
double, string안됨, 기타 클래스도 안됨.
char, int, short, bool 등 정수값이 저장되는 것들만 가능.

템플릿 특수화 (함수)

특수화된 버전의 함수 템플릿을 더 제공하는 것.

class Point {
    int x, y;
public:
    explicit Point(int x_ = 0, int y_ = 0) :x(x_), y(y_) {}
    void Print() const { cout << x << ',' << y << endl; }
};

template<typename T>
void Print(T a) {
    cout << a << endl;
}

// 특수화 함수 템플릿
template<>
void Print(Point a) {
    cout << "Print 특수화 버전: ";
    a.Print();
}

int main() {
    int n = 10;
    double d = 2.5;
    Point pt(2, 3);

    Print(n);
    Print(d);
    Print(pt);

    return 0;
}

만일 특수화된 함수 템플릿이 없다면, Print(pt);는 cout<< pt << endl;가 되어 에러가 발생한다.
에러 해결방법

Point클래스에 << 연산자 오버로딩 함수를 추가
- 라이브러리 상태 등과 같은 이유로 클래스를 수정하지 못할 수도 있다.
- 이러한 상태에서 에러를 해결하는 방법은 아래와 같다.
위와 같이 Point 객체만의 특수화된 함수 템플릿을 지원

클래스 템플릿

클래스 템플릿: 클래스를 만들어내는 틀(메타코드)

예를들어 Array클래스를 만든다고 하자.
이 배열은 int를 저장할 수도 있고, double도 저장할 수도 있고, 혹은 사용자 정의 타입일 수도 있다.

클래스 템플릿을 이용하면 단 하나의 클래스로 여러 타입의 Array클래스를 생성할 수 있다.

템플릿 매개변수 인자를 통해 클라이언트가 클래스에 사용될 타입을 결정하게 한다.

사용방법: template<typename T> class Array

사용 예제

  template<typename T>
  class Array {
      T* buf;
      int size;
      int capacity;
  public:
      explicit Array(int cap = 100) :buf(0), size(0), capacity(cap) {
          buf = new T[capacity];
      }
      ~Array() { delete[] buf; }

      void Add(T data) { buf[size++] = data; }
      T operator[](int idx)const { return buf[idx] };

      int GetSize() const { return size; }
  };

  int main() {
      Array<int> iarr;
      iarr.Add(10);
      iarr.Add(20);
      iarr.Add(30);

      for (int i = 0; i < iarr.GetSize(); i++)
          cout << iarr[i] << " ";
      cout << endl;

      Array<double> darr;
      darr.Add(10.12);
      darr.Add(20.12);
      darr.Add(30.12);

      for (int i = 0; i < darr.GetSize(); i++)
          cout << darr[i] << " ";
      cout << endl;

      Array<string> sarr;
      sarr.Add("abc");
      sarr.Add("ABC");
      sarr.Add("Hello!");

      for (int i = 0; i < sarr.GetSize(); i++)
          cout << sarr[i] << " ";
      cout << endl;

      return 0;
  }

함수 템플릿과 같이 컴파일러가 해당 타입에 맞는 실제 클래스를 생성한다.

템플릿의 매개변수는 디폴트 매개변수 값을 지정할 수 있는데, 함수 템플릿도 가능하다.
(책 저자가 함수템플릿에서 깜빡한거 같다.)

사용방법: template<typename T = int, int capT = 100> class Array

템플릿 특수화 (클래스)

일반 버전의 템플릿을 사용할 수 없는 경우나 성능 개선이나 특수 기능 등을 위해 사용
사용방법: template<> class ObjectInfo<string>

사용 예제

  template<typename T>
  class ObjectInfo {
      T data;
  public:
      ObjectInfo(const T& d) : data(d) { }
      void Print() {
          cout << "타입: " << typeid(data).name() << endl;
          cout << "크기: " << sizeof(data) << endl;
          cout << "값: " << data << endl;
          cout << endl;
      }
  };
  template<>
  class ObjectInfo<string> {
      string data;
  public:
      ObjectInfo(const string& d) : data(d) { }
      void Print() {
          cout << "타입: " << "string" << endl;
          cout << "문자열 길이: " << data.size() << endl;
          cout << "값: " << data << endl;
          cout << endl;
      }
  };

  int main() {
      ObjectInfo<int> d1(10);
      d1.Print();

      ObjectInfo<double> d2(5.5);
      d2.Print();

      ObjectInfo<string> d3("Hello!");
      d3.Print();

      return 0;
  }

STL을 위한 템플릿 예제

템플릿을 이용한 For_each()문

일반 함수 템플릿

  template<typename IterT, typename Func>
  void For_each(IterT begin, IterT end, Func pf) {
      while (begin != end)
          pf(*begin++);
  }
  template<typename T>
  void Print(T data) {
      cout << data << " ";
  }

  int main() {
      int arr[5] = { 10, 20, 30, 40, 50 };
      For_each<int*, void(*)(int)>(arr, arr + 5, Print<int>);
      cout << endl;

      string sarr[3] = { "abc","ABCDE","Hello!" };
      For_each<string*, void(*)(string)>(sarr, sarr + 5, Print<string>);
      cout << endl;

      return 0;
  }

함수 객체 템플릿

  template<typename IterT, typename Func>
  void For_each(IterT begin, IterT end, Func pf) {
      while (begin != end)
          pf(*begin++);
  }
  template<typename T>
  struct PrintFunctor {
      string sep;
      explicit PrintFunctor(const string& s = " "):sep(s){ }
      void operator()(T data) const {
          cout << data << sep;
      }
  };

  int main() {
      int arr[5] = { 10, 20, 30, 40, 50 };
      For_each(arr, arr + 5, PrintFunctor<int>());
      cout << endl;

      string sarr[3] = { "abc","ABCDE","Hello!" };
      For_each(sarr, sarr + 5, PrintFunctor<string>());
      cout << endl;

      return 0;
  }

일반 함수를 이용할 때보다 부가적인 서비스를 제공이 가능해졌다.
- 출력 구분자를 입력하여 출력 가능하게 됨

템플릿을 이용한 Pair()문

template<typename T1, typename T2>
struct Pair {
public:
  T1 first;
  T2 second;
  Pair(const T1 & ft, const T2& sd):first(ft),second(sd){}
};

int main() {
Pair<int, int> p1(10, 20);
cout << p1.first << ',' << p1.second << endl;
Pair<int, string>p2(1, "one");
cout << p2.first << ',' << p2.second << endl;

return 0;

}


<br>

### <u>**템플릿의 매개변수와 함수 객체를 결합하면 반환 타입과 함수 매개변수 타입을 클라이언트가 결정하는 유연한 함수 객체를 만들 수 있다**</u>
예제
```c++
template<typename RetType, typename ArgType>
class Functor {
public:
    RetType operator()(ArgType data){
        cout << data << endl;
        return RetType();
    }
};

int main() {
    Functor<void, int>functor1;
    functor1(10);

    Functor<bool, string>functor2;
    functor2("Hello!");

    return 0;
}

Quiz

배열의 원소를 복사하는 함수 템플릿 Copy()를 작성

template<typename T>
void Copy(T* arr2, T* arr1, int size) {
 for (int i = 0; i < size; i++)
     arr2[i] = arr1[i];
}

int main() {
int arr1[5] = { 10,20,30,40,50 };
int arr2[5];
Copy(arr2, arr1, 5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
cout << arr2[i] << " ";

return 0;

}

2. 최소한의 Stack 클래스 작성
```c++
template<typename T>
class Stack {
    T* arr;
    int capacity;
    int size;
public:
    Stack(int Cap = 100) :arr(0), capacity(Cap), size(0) {
        this->arr = new T[capacity];
    }
    bool Empty() {
        return(size ? false : true);
    }
    void Push(T data) {
        arr[size++] = data;
    }
    T Pop() {
        return arr[--size];
    }
};


int main() {
    Stack<int>st;

    st.Push(10);
    st.Push(20);
    st.Push(30);

    if (!st.Empty())
        cout << st.Pop() << endl;
    if (!st.Empty())
        cout << st.Pop() << endl;
    if (!st.Empty())
        cout << st.Pop() << endl;

    return 0;
}

최소한의 Queue 클래스 작성

template<typename T>
class Queue {
 T* arr;
 int capacity;
 int size;
 int iter;
public:
 Queue(int Cap = 100) :arr(0), capacity(Cap), size(0),iter(0) {
     this->arr = new T[capacity];
 }
 bool Empty() {
     return(size ? false : true);
 }
 void Push(T data) {
     arr[size++] = data;
 }
 T Pop() {
     return arr[iter++];
 }
};
int main() {  
Queue<int>q;

q.Push(10);
q.Push(20);
q.Push(30);

if (!q.Empty())
    cout << q.Pop() << endl;
if (!q.Empty())
    cout << q.Pop() << endl;
if (!q.Empty())
    cout << q.Pop() << endl;

return 0;
}

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Chapter4 템플릿

템플릿

템플릿도 여러개의 매개변수를 가질 수 있다.

swap 예제

템플릿의 매개변수 타입 객체로 어떤 타입이든 상관이 없을까?

함수 템플릿의 매개변수로 정수 등도 가능하다.

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