|| ["AcceleratedC++/Chapter11"] || ["AcceleratedC++/Chapter13"] ||

||[[TableOfContents]]||

= Chapter 12 Making class objects act like values =
일반적인 C++의 기본형 데이터처럼 클래스도 여러가지의 연산자를 재정의 함으로써 마치 값처럼 동작하도록 할 수 있다.
이 장에서는 여러가지 연산자, 형변환을 클래스의 제작자가 제어하는 방법에 대해서 배운다.
12장에서는 string 클래스의 클론 버전인 Str 클래스를 제작한다. Str 클래스는 string 클래스의 형변환과 연산자의 구현에 초점을 맞추어서 제작한다.
 
== 12.1 A simple string class ==
{{{~cpp 
class Str {
public:
	typedef Vec<char>::size_type size_type;
	Str() {}
	Str(size_type n, char c):data(n, c) { }
	Str(const char* cp) {
		std::copy(cp, cp+std::strlen(cp), std::back_inserter(data));
	}
	
	template<class In> Str(In b, In e) {
		std::copy(b, e, std::back_inserter(data));
	}
private:
	Vec<char> data;
}
}}}
만약 생성자가 하나라도 존재하면 컴파일러는 암시적 기본 생성자를 만들지 않는다. 따라서 아무런 인자를 받지 않는 기본 생성자를 만들 필요가 있다.
이 클래스는 복사 생성자, 대입 연산자, 소멸자가 하는 모든일을 Vec클래스에 일임한다.
 
== 12.2 Automatic conversions ==
{{{~cpp 
Str s("hello");		// s를 생성한다. 
Str t = "hello";	// t를 초기화 한다. 
s = "hello";		// 새로운 값을 s에 대입한다. 
}}}
클래스는 기본적으로 복사 생성자, 대입 연산자의 기본형을 제공한다. 위의 클래스는 이런 연산에 대한 기본적인 요건을 만족하기 때문에 const char* 가 const Str& 로 변환되어서 정상적으로 동작한다.
상기의 클래스에는 Str(const char*) 타입의 생성자가 존재하기 때문에 이 생성자가 Str 임시 객체를 생성해서 마치 '''사용자 정의 변환(user-define conversion)'''처럼 동작한다.

{{{~cpp 
s="hello" 
s=Str("hello");		// 의 임시객체를 만들어서 만들어진 임시객체가 디폴트 복사 생성자를 통해서 할당되게 된다. 
}}}


== 12.3 Str operations ==
'''string 에서 가능했던 연산들'''
{{{~cpp 
cin>>s;		
cout<<s;	
s[i];		
s1 + s1		
}}}

'''operator[] implementation'''
{{{~cpp 
class Str{
public:
	// 이전의 생성자들 
	char& operator[](size_type i) { return data[i]; }
	const char& operator[](size_type i) const { return data[i]; }
private:
	Vec<int> data;
};
}}}
이 구현의 세부적인 작동방식은 모두 Vec 클래스로 위임하였다. 대신에 const 클래스와 const 가 아닌 클래스에 대한 버전을 제공하였고, 표준 string 함수와의 일관성 유지를 위해서 string 대신에 char& 형을 리턴하도록 하였음.

 === 12.3.1 입출력 연산자들 ===
 입력 연산자는 일견 객체의 상태를 바꾸기 때문에 멤버함수로 선언이 되어야 한다고 생각하기 쉽다. 그러나 이항 연산자의 경우 파라메터의 맵핑이 좌항의 경우 첫번째 우항의 경우 두번째인자로 받는데, 이렇게 될 경우 멤버함수로 >>연산자를 오버로딩하면 우리가 워하는 결과를 얻을 수 없다.
 {{{~cpp 
cin>>s;
cin.operator>>(s);		// istream 을 우리가 만든 객체가 아니기 때문에 재정의할 수 없다.
s.operator>>(cin);		// 표준 istream 의 형태가 아니다.
s>>cin
 }}}
 상기와 같은 이유로 operator>>는 비멤버함수로서 선언이 되어야 한다.

 {{{~cpp 
std::istream& operator>>(std::istream&, Str&);
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Str&);

ostream& operator<<(ostream& os, const Str& s) {
	for(Str::size_type i=0; i!= s.size(); ++i)
		os<<s[i];
	return os;
}
 }}}
 위의 식 처럼 사용하기 위해서는 Str::size() 가 정의 되어야한다.
 {{{~cpp 
class Str{
public:
	size_type size() const { return data.size(); }
	// 이전과 동일
}
 }}}

 === 12.3.2 프렌드(Friend) ===
 {{{~cpp 
istream& operator>>(istream& is, Str& s) {
	s.data.clear();	// compile error. private 멤버로 접근

	char c;
	while(is.get(c) && isspace(c))		// 입력이 있고 값이 공백이라면 무시
	;

	if(is) {	// EOF를 만나면 입력 스트림을 false 값을 리턴한다.
		do s.data.push_back(c);	// compile error. private 멤버로 접근
		while(is.get(c) && !isspace(C));

		if(is)		// 입력중 공백 문자를 만났을 경우 방금전에 입력으로 들어왔던 한문자를 무시한다.
			is.unget();
	}
	return is;
}
 }}}
 상기의 함수는 Str 자료형에 입력을 하기 때문에 Str 형에 대한 쓰기 권한이 필요하다. 그러나 9.3.1절처럼 단순히 입력 함수를 만들게 되면 일반 사용자가 객체의 내부 구조를 건드릴 수 있는 인터페이스를 제공하는 꼴이 되기 때문에 옳지 못하다.
 따라서 우리는 operator>>를 public 멤버로 만들고 data에 대한 쓰기 권한을 가지게 해서는 안된다.
 이런 경우의 함수를 '''friend''' 로 정의 하여 해결하는 것이 가능하다.
 함수를 friend 로 정의하면 인자로 받은 형에대해서는 형의 접근자가 무시된다.
 {{{~cpp 
class Str {
friend std::istream& operator>>(std::istream&, Str&);
};
 }}}
 friend 함수는 접근제어 레이블에 영향을 받지 않기 때문에 어디에 선언을 해도 무관하나, 가능하면 클래스 선언의 최초 부분에 놓는 것이 좋다.

 === 12.3.3 다른 이항 연산자들 ===
 '''operator+ 구상하기'''
 {{{~cpp 
s1 + s2 + s3;
 }}}
 * operator+는 각 인수로 받는 객체의 값을 변화시키지 ㅤㅇㅏㅎ는다. 따라서 비멤버함수로 구현하는 것이 적당하다.
 * operator+는 연산의 결과는 Str 형을 리턴해야한다.

 {{{~cpp 
 Str operator+(const Str&, const Str&);
 }}}
 그리고 operator+=() 역시도 구현해야할 필요가 있다.
 이런 식을 만족하는 Str선언은 다음과 같다.
 {{{~cpp 
class Str {
	// input operator implemented in 12.3.2/216
	friend std::istream& operator>>(std::istream&, Str&);
public:
	Str& operator+=(const Str& s) {
		std::copy(s.data.begin(), s.data.end(),
		          std::back_inserter(data));
		return *this;
	}

	// as before
	typedef Vec<char>::size_type size_type;

	Str() { }
	Str(size_type n, char c): data(n, c) { }
	Str(const char* cp) {
		std::copy(cp, cp + std::strlen(cp), std::back_inserter(data));
	}
	template <class In> Str(In i, In j) {
		std::copy(i, j, std::back_inserter(data));
	}

	char& operator[](size_type i) { return data[i]; }
	const char& operator[](size_type i) const { return data[i]; }
	size_type size() const { return data.size(); }

private:
	Vec<char> data;
};

// output operator implemented in 12.3.2/216
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Str&);
Str operator+(const Str&, const Str&);
 }}}
 상기에서 구현된 operator+= 는 Vec를 copy함수를 이용해서 구현하였다.
 operator+는 operator+=를 이용해서 다음과 같이 간단하게 구현이 가능하다.

 {{{~cpp 
Str operator+(const Str& s, const Str& t) {
	Str r =s;
	r += t;
	return r;
}
 }}}
 지역변수로 생성된 r를 복사생성자를 통해 생성된 임시 객체로 리턴시킨다.

 === 12.3.4 혼합-타입 표현식(Mixed-type expression) ===
 {{{~cpp 
Str greeting = "Hello, " + name + "!";
 }}}
 상기의 문장은 다음과 동일한 순서로 동작하게 된다.
 {{{~cpp 
Str temp1("Hello, ");
Str temp2 = temp1 + name;
Str temp3("!");
Str greeting = temp2 + temp3;
 }}}
 이런식으로 동작하게 하면 임시 변수의 생성으로 인한 오버헤드가 상당함으로 알 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위해서 string 클래스는 자동변환에 의존하지 않고, 피연산자들의 모든 조합에 대해 결합 연산자를 제공한다.

 === 12.3.5 이항 연산자 설계하기 ===
 이항연산자를 설계할 경우에는 변환(conversion)이 많은 도움이 된다.
 이항연산자는 비 멤버함수로 설계하는 것이 좋다. 이유는 멤버함수의 경우 첫번째 인자가 객체의 특정형으로 고정되기 때문에 자동 형변환을 이용할 수 없기 때문이다. 즉 대칭성(symmetry)를 유지하는 것이 가능하다.
 멤버함수로 이용되는 경우 우항 피연산자가 자동 형변환되어 좌항과 일치하지 않는 것과 같은 문제가 발생할 수 잇다. 
 반면 대입연산자는 연산의 결과가 특정 객체에 영향을 주어야 하기 때문에 반드시 클래스의 멤버함수로 작성하는 것이 옳다.

== 12.4 Some conversions are hazardous ==
11.2.2 에서의 explicit 키워드의 사용은 자동 형변환에 이용이 되는 단일 인자를 받는 생성자의 행위를 제한함으로써 프로그래머가 원치 않는 변환을 막는 기능을 한다.
만약 explicit 으로 Vec 클래스의 Vec<T>::Vec(size_type n) 을 정의 했다고 가정하고 다음의 코드를 보자
{{{~cpp 
Vec<string> p = frame(42);
}}}
원래의 의도 : 42라는 글자에 테두리가 처진 결과
실행 : 42개의 빈 행에 테두리가 그려진 결과

일반적으로 객체의 구조를 결정하는 생성자는 explicit 으로 내용을 구성하는 경우에는 암묵적인 실행이 가능하도록 하는 것이 일반적이다.
Vec의 경우처럼 size_type 을 인자로 받는 경우에는 요소의 개수라는 구조를 결정하기 때문에 explicit 이 적당하다.

== 12.5 Conversion operators ==
클래스의 제작자들은 명시적으로 '''변환 연산자(conversion operator)'''를 정의하여 그 객체의 타입이 목적인 객체의 타입으로 변환하는 것을 정하는 것이 가능하다.
변환 연산자의 모양은 '''operator 목적이 되는 타입의 이름'''으로 정의된다.
{{{~cpp 
class Student_info {
public:
	operator double();
	// ...
}

...
vector<Student_info> vs;
...
double d = 0;
d += vs[i];		// 이와 같이 형변환을 할 수 있다.
}}}

이런 자동 형변환이 이용된 표준 라이브러리로는 cin 들 수 있다.
{{{~cpp 
if (cin>>x) { /* ... */ }

cin>>x
if (cin) { /* ... */ }
}}}
이경우 istream 은 void *를 리턴하게 된다.
그런데 istream 클래스는 istream::operator void*()를 정의하여 만약 입력에 문제가 있으면 void* 형으로 0을 그렇지 않은 경우에는 void* 를 리턴하게 함으로써 마치 bool 형처럼 사용하는 것이 가능하다.
void*로 리턴값을 정함으로써 bool 로 정했을 때 나타나는 자동형 변환(정수형으로의) 문제점을 해결할 수 있다.

void* 타입의 포인터는 어떤 객체라도 가리킬 수 있는 포인터 이므로 '''유니버셜 포인터(universal point)'''라고 부른다. 그러나 그러나 포인털르 역참조하는 것은 불가능하다. 그러나 bool 타입으로의 변환은 가능하다.

== 12.6 Conversions and memory management ==
char*, const char* 형으로의 변환
{{{~cpp 
class Str{
public:
	operator char* ();
	operator const char* () const;
	// 이전과 동일
private:
	Vec<char> data;
};

Str s;
ifstream in(s);
}}}
하단의 코드가 올바르게 동작하지 못한다. 변환되는 형이 요구되는 형과 전혀 맞지 않기 때문이다.
그렇다고해서 data가 가리키는 포인터를 바로 넘기면 프로그램에서 그 포인터를 통해서 데이터의 수정을 할 수 잇기 때문에 캡슐화의 장점이 사라진다.
이 것을 해결할 방법은 data의 복사본을 만들어서 그 것을 리턴하고 사용이 끝난 뒤에는 복사본을 제거하는 방식으로 해결이 가능하다.
그러나 사용자는 암묵적 변환사이에서 소멸 시켜야할 포인터를 찾을 수 없다.

표준 string 의 경우에는 3가지 종료의 char* 형으로의 변환을 제공하는데
|| c_str() || string 내부의 char*를 리턴한다. 따라서 사용자가 delete를 할 수는 없지만 포인터를 얻어서 수정할 수 있다. ||
|| data() || c_str()과 비슷하지만 '\0'로 종료되는 문자열이 아닌 배열을 리턴한다. ||
|| copy(char* ) || 인자로 받은 char*의 공간에 내부의 문제들을 복사해 넣는다. char*공간은 프로그램가 할당하고 해제하는 공간이다. ||
----
["AcceleratedC++"]