[C++] 템플릿

영어사전에서 template 의 뜻을 찾아보면 다음과 같습니다.

template : 형판, 견본, 본보기

template 의 뜻인 형판처럼 C++ 에서의 template 또한 형판과 같은 역할을 합니다.

template은 함수 템플릿과 클래스 템플릿이 존재합니다.

함수 템플릿

예를들어 기능은 완전하게 똑같지만 매개 변수의 자료형만 다른 함수가 있다고 하면

프로그래머는 동일한 함수를 자료형만 바꿔 작성해야 합니다.

기능상 아무런 문제가 없지만 필요한 자료형이 하나씩 늘어날 때 마다 작성하기 때문에

매우 비효율적인 작업입니다.

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

float add(float x, float y)
{
    return x + y;
}

위와 같이 비효율적인 코드에서 template 기능을 사용하면 아래와 같이 변하게 됩니다.

template<typename T>
T add(T x, T y)
{
    return x + y;
}

add(1, 2);      // ok : T가 int로 된다.
add(1.1f, 2.2f);// ok : T가 float이 된다.

add(1, 2.2f)    // error : T가 int, float 동시에 될 수 없다.

위의 코드에서 T는 add() 함수가 호출될 때, 사용되는 자료형으로

이전 비효율적인 코드에서 int, float 뿐만 아니라 그 외 + 연산자가 허용되는 자료형은

모두 입력이 가능합니다.

그러나 3번 째 예제인 add(1, 2.2f)는 동작이 안됩니다.

add() 함수는 자료형이 T 만 존재하므로 입력된 1과 2.2f는 자료형이 다르기 때문입니다.

만약 서로 다른 자료형을 넣고 싶으면 다음과 같이 수정하면 됩니다.

template<typename T1, typename T2>
T1 add(T1 x, T2 y)
{
    return x + y;
}

add(1, 2.2f);   // ok : 그러나 덧셈 연산을 int자료형에서 사용하므로 반환값도 int

template를 사용할 때, class 혹은 typename을 혼용해서 사용하기도 합니다.
C++ 가 제작될 당시에는 class로 제작이 되었으나
C++ 위원회에서 기존의 class 키워드와 혼동을 막고자 typename을 추가하였습니다.
class와 typename은 기능적으로 똑같습니다.

클래스 템플릿

클래스 템플릿은 함수 템플릿과 거의 같은 원리로 사용할 수 있습니다.

단, 클래스 인스턴스를 생성할 때, <> 기호로 자료형을 명시해야한다는 차이점이 있습니다.

template<typename T>
class CAL
{
private:
    T x, y;

public:
    CAL(T in_x, T in_y) 
        : x(in_x)
        , y(in_y)
    {

    }

    T add() {
        return x + y;
    }
}

...

// int 자료형 명시
CAL<int> cal_01(1, 2);
tsd::cout << cal_01.add() << std::endl;
// 출력 : 3

// float 자료형 명시
CAL<float> cal_02(1.1f, 2.2f);
tsd::cout << cal_02.add() << std::endl;
// 출력 : 3.3

템플릿 특수화

템플릿 특수화는 여러 타입을 받을 수 있도록 설계 했지만

특정 자료형에서만 다른 방식으로 동작하도록 설계하고 싶을 때 사용하는 것입니다.

template<typename T>
T add(T x, T y)
{
    return x + y;
}

template<>
char* add(char* x, char* y)
{
    char* buffer = new char[100]; // 필요한 공간만큼 확보

    strcpy(buffer, x);
    strcat(buffer, y);

    return buffer;
}

add(1, 2);  // ok : 위의 1번 add(T x, Ty)가 사용된다.

char a[] = "abc", b[] = "def";
add(a, b);  // ok : 위의 2번 add(char* x, char* y)가 사용된다.