54.TR1을 포함한 표준 라이브러리 구성요소와 편안한 친구가 되자

시간이 지날수록 C++도 버전업이 된다. 버전업이 되면서 언어 자체의 기능 외의 새로운 기능들이 추가되는데 대부분은 기존 표준 라이브러리에 추가되는 형태로 버전업이 이뤄진다. TR1은 C++ 라이브러리 작업 팀이 작성한 1차 기술 보고서(Technical Report 1)이다.

 

 

C++ 라이브러리의 주요 구성요소

1.표준 템플릿 라이브러리(Standard Template Library : STL)

주요 구성요소로서 컨테이너(vector, string, map 등), 반복자, 알고리즘(find, sort, transform 등), 함수 객체(less, greater 등) 외에 컨테이너 어댑터와 함수 객체 어댑터(stack, priority_queue, mem_fun, not1 등)가 있다.

 

2.iostream

사용자 정의 버퍼링, 국제화 기능이 가능한 입출력을 지원하고, 그 외에 cin, cout, cerr, clog 등의 사전정의 객체를 지원한다.

 

3.국체화 지원

여러 로케일(locale)을 활성화시킬 수 있는 기능이 포함되어 있다. 또한 wchar_t 등의 타입(대개 16bit/문자) 및 wstring(wchar_t 타입의 string)을 쓰면 유니코드를 사용할 수 있다.

 

4.수치 처리 지원

복소수를 나타내는 템플릿(complex) 및 수치 배열을 나타내는 템플릿(valarray)이 해당 된다.

 

5.예외 클래스 계통

최상위 클래스인 exception 및 이것으로부터 파생된 파생 클래스들(logic_error 및 runtime_error)이 여기에 포함된다.

 

6.C89의 표준 라이브러리

1989년 버전의 C에 포함된 표준 라이브러리는 전부 C++에도 들어 있다.

 

 

TR1(Technical Report 1)의 구성요소

TR1을 통해 명시된 새로운 구성요소는 총 14개이다. 14개 모두 std 네임스페이스에 들어 있는데, std 안에 중첩된 tr1이란 네임스페이스에 들어 있다. 예를 들어 shared_ptr의 완전형태 이름은 std::tr1::shared_ptr이다.

1.스마트 포인터(smart pointer)

shard_ptr, weak_ptr이 여기에 해당한다. 기본제공 포인터와 동작은 똑같으나, 하나의 실제 객체를 가리키는 자신과 같은 포인터의 개수를 유지해 놓는 이름 그대로 똑똑한 포인터이다. 이런 기법을 참조 카운팅(reference counting)이라고 한다.

weak_ptr은 shared_ptr에 기반한 비순환형 자료구조에서 순환 고리를 가능하게 하는 포인터로 동작하도록 설계되어 있다. weak_ptr은 참조 카운팅에 가담하지 않고, 어떤 객체를 물고 있는 마지막 shared_ptr이 소멸될 때, weak_ptr이 여전히 계속 그 객체를 가리키고 있더라도 그 객체는 소멸된다. 단, 이경우의 weak_ptr은 무효상태(invalid)로 표시된다.

 

2.tr1::function

어떤 함수가 가진 시그니처와 호환되는 시그니처를 갖는 함수로출성 개체(callable entity)의 표현을 가능하게 해 주는 템플릿이다. 시그니처가 비슷하면 호출이 가능한 일반화 콜백 함수를 만들어 보자는 것이 주요 개념이다.

int를 받고 string을 반환하는 콜백 함수를 만들어 보자.

void RegisterCallback(string func(int));//int를 받고 string을 반환하는 함수가 매개변수

위의 코드에서 매개변수 이름으로 쓰인 func는 없어도 되는 선택사항이므로 없애도 상관없다.

void RegisterCallback(string (int));//int를 받고 string을 반환

여기서 사용된 string (int) 부분이 함수 시그니처 이다.

이런 용도에서 tr1::function 템플릿을 사용하면 RegisterCallback 함수에 융통성을 부여할 수 있다(35장 참고).

#include <functional>
void RegisterCallback(tr1::function<string(int)> func);

tr1::function을 사용함으로써 int 타입 혹은 int로 변환이 가능한 어떤 타입도 가능하며, string 타입 혹은 string으로 변환이 가능한 어떤 타입도 반환할 수 있는 함수를 RegisterCallback 함수의 매개변수로 넣을 수 있다.

 

3.tr1::bind

현역 STL 바인더로 잘 쓰이고 있는 bind1st 및 bind2nd와 똑같은 동작은 물론, 더 많은 기능이 있는 범용 바인더다. TR1 이전의 바인더들과 달리 tr1::bind는 상수 멤버 함수 및 비상수 멤버 함수에 상관없이 동작한다. 또한 참조로 전달되는 매개변수에 대해서도 동작한다. 마지막으로 외부 보조 없이도 함수 포인터를 자체적으로 다룰 수 있기 때문에, tr1::bind를 호출하기 전에 ptr_fun, mem_fun, mem_fun_ref를 우겨 넣는 고생을 할 필요가 없다(35장 참고).

 

4.해시 테이블(hash table)

set, multiset, map, multimap을 구현하는데 이 해시 테이블이 쓰였다. 이들 각각의 인터페이스는 똑같은 이름을 가진 TR1 이전의 연관 컨테이너의 인터페이스를 본떠서 만들었다. TR1의 해시 기반 컨테이너의 특징 중 인상적인 부분은 이름인데, tr1::unordered_set, tr1::unorderd_multiset, tr1::unorderd_map, tr1::unorderd_multimap이다. 기존 set, multiset, map, multimap에 저장되는 원소와 달리 TR1의 해시 기반 컨테이너는 원소가 저장되는 순서를 예측할 수 없다.

 

5.정규 표현식(regular expression)

정규 표현식 기반의 탐색과 문자열에 대한 대체 연산이 가능하며, 일치되는 원소들 사이의 순회도 지원한다.

 

6.투플(tuple)

pair 객체의 경우 두 개만 담을 수 있는 반면, tr1::tuple 객체는 몇 개라도 담을 수 있다.

pair<int, int> a;
tr1::tuple<int, int, int> b;
tr1::tuple<int, int, int, string> c;

 

7.tr1::array

기존 배열은 begin 및 end가 사용이 불가능 했는데, tr1::array는 begin 및 end 등의 멤버 함수를 지원하는 배열이다. tr1::array 객체의 크기는 컴파일 과정에서 고정된다. 즉, 동적 메모리를 쓰지 않는다는 뜻이다.

 

8.tr1::mem_fn

멤버 함수 포인터를 적응시키는(adapt) 용도에 쓸 수 있는 템플릿이다. tr1::mem_fn은 C++98의 mem_fun 및 mem_fun_ref를 그대로 가져가면서 기능을 확장했다.

 

9.tr1::reference_wrapper

기존 참조자가 객체처럼 행세할 수 있도록 만들어 주는 템플릿이다. 참조자를 담은 것처럼 동작하는 컨테이너를 만들 수 있다는 점이 장점이다. 

 

10.난수 발생

C++가 C 표준 라이브러리로부터 물려받은 rand 함수보다 몇 배는 우수한 난수 발생 기능이다.

 

11.특수 용도의 수학 함수

라게르(Laguerre) 다항식, 베셀(Bessel) 함수, 완전 타원 적분(complete elliptic integral) 등 이 외에도 많이 있다.

 

12.C99 호환성 확장 기능

C99의 새로운 라이브러리를 C++로 가져올 목적으로 설계된 함수 및 템플릿 모음이다.

 

13.타입 특성정보(type traits)

주어진 타입에 대한 컴파일 타임 정보를 제공하는 특성정도 클래스(47장 참고)의 모음이다. 어떤 T라는 타입에 대해 TR1의 타입 특성정보 기능을 적용하면 T가 기본제공 타입인지, 가상 소멸자인지, 공백 클래스(39장 참고)인지, 다른 U 타입으로 부터 암시적 변환이 가능한지 등의 정보를 알 수 있다. 심지어, 주어진 타입의 적절한 바이트 정렬까지 잡아낸다. 사용자 정의 메모리 할당 함수를 제작하는 프로그래머에게 좋은 전략일 수 있다(50장 참고).

 

14.tr1::result_of

어떤 함수 호출의 반환 타입을 추론해 주는 템플릿이다. 템플릿을 만들다 보면 어떤 함수(템플릿)의 호출로 인해 반환되는 객체의 타입을 참조할 수 필요가 있을때 tr1::result_of 템플릿을 사용하면 함수 반환 타입을 쉽게 참조할 수 있다.

 

 

이것만은 잊지 말자

최초에 상정된 표준 C++ 라이브러리의 주요 구성요소는 STL, iostream, 로케일 등이다. 여기에는 C89의 표준 라이브러리도 포함되어 잇다.

TR1이 도입되면서 추가된 것은 스마트 포인터, 일반화 함수 포인터, 해시 기반 컨테이너, 정규 표현식 그 외의 10개 구성요소이다.

TR1 자체는 단순한 명세서일 뿐이다. TR1의 기능을 사용하기 위해서는 명세를 구현한 코드를 구해야 한다. TR1 구현을 구할수 있는 자료처 중 한 군데가 부스트이다.