목차 ¶

1. 목차

2. Chapter 4 Organizing programs and data

2.1. 4.1 Organizing computations

2.1.1. 4.1.1. Finding medians
2.1.2. 4.1.2 Reimplementing out grading policy
2.1.3. 4.1.3 Reading homework grades
2.1.4. 4.1.4 Three kinds of function parameters
2.1.5. 4.1.5 Using functions to calculate a student's grade

2.2. 4.2 Organizing data

2.2.1. 4.2.1 Keeping all of a student's data together
2.2.2. 4.2.3. Generating the report

2.3. 4.3. Putting it all together

2.4. 4.4. Partitioning the grading program

2.5. 4.5. The revised grading program

2. Chapter 4 Organizing programs and data ¶

어떤 종류의 문제를 푼다.
다른 것들과 독립적이다.
이름을 가지고 있어야 한다.

3장까지 봤던 것은 첫번째것만 있고, 나머지 것은 없다. 프로그램이 작을때는 별로 상관없지만, 커지기 시작하면서부터 2,3번째 것이 결여되면, 나중엔 제어가 불가능해진다. C++에서는 다른 언어와 마찬가지로 함수 + 자료구조를 제공함으로써, 프로그램을 구조화시킬수 있는 방법을 제공한다. 또한 함수 + 자료구조를 묶어서 가지고 놀 수 있는 class라는 도구를 제공해준다.(Chapter9부터 자세히 살펴본다.)
그러므로 이번장부터는 프로그램을 나눠서, 서로 다른 파일에 저장, 컴파일하는 법과, 나중에 합치는 법 등을 공부할 것이다.

2.1. 4.1 Organizing computations ¶

3장까지의 프로그램을 보면 등급을 메기는 부분이 있다. 이 부분을 함수로 추출해보자. 함수로 추출함으로써, 나중에 똑같은 내용을 또 코딩할 필요가 없고, 알아보기도 쉬워진다. 또한 등급 메기는 방법을 바꿀때 그 함수 부분에만 문제를 한정지을 수가 있다. 또한 함수에 이름을 지어줌으로써, 더욱 추상화시킬수가 있게 된다.

앞장에서 등급을 출력하는 부분을 살펴보면,

~cpp 
	cout << "Your final grade is " << setprecision(3)
		<< 0.2 * midterm + 0.4 * final + 0.4 * median
		<< setprecision(prec) << endl;

이렇게 생겼다. 둘째줄의 등급 계산하는 부분을 다음과 같이 함수로 뽑아낼 수가 있다.

~cpp 
double grade(double midterm, double final, double homework)
{
    return 0.2 * midterm + 0.4 * final + 0.4 * homework;
}
/* ... */
int main() 
{
/* ... */
	cout << "Your final grade is " << setprecision(3)
		<< grade(midterm, final, sum / count)
		<< setprecision(prec) << endl;

	return 0;
}

함수 만드는 법을 요약해보자면

~cpp 
return_type function_name(parameter lists...) { 함수 내에서 할 일들 }

이렇게 하면 된다.

함수를 호출할때에는 함수를 만들때 주어졌던 parameter lists를 충족시키는 값들을 넣어줘야 한다. 물론 순서도 맞춰줘야 한다. arguments라고도 한다. arguments는 식이 될수도 있다. 그 뒤에 함수로 넘어간 parameter들은 함수 내에서 지역 변수(함수가 끝나면 소멸되는)처럼 작동하게 된다. 즉 그 값들을 복사하게 되는 것이다. 이를 call by value라 한다.

2.1.1. 4.1.1. Finding medians ¶

앞에서 우리는 vector에 들어가 있는 값에서 중간값 찾는 걸 했었다. Chapter8에서는 vector에 들어가 있는 type에 관계없이 작동하게 하는 법을 배울 것이다. 지금은 vector<double>로만 한정짓자. median 구하는 루틴을 함수로 빼보자.

~cpp 
double median(vector<double> vec)
{
	typedef vector<double>::size_type vec_sz;

	vec_sz size = vec.size();
	if (size == 0)
		throw domain_error("median of an empty vector.");
	
	sort(vec.begin(), vec.end());
	vec_sz mid = size/2;

	return size % 2 == 0 ? (vec[mid] + vec[mid-1]) / 2 : vec[mid];
}

여기서 살펴볼 게 몇가지 있다. 지난번에는 vector의 크기가 0이면 그냥 프로그램을 종료시켜버렸지만, 여기서는 예외처리라는 신기술을 사용했다. 이 방법은 여기서 끝내지 않고 다음 부분으로 넘어간다. <stdexcept>를 포함시켜 주면 된다.

또한, 아까 함수 호출하면서 parameter로 넘겨줄때에는 그 값을 복사를 한다고 했다. 저렇게 함수를 호출함으로써, 원래 vector를 손상시키지 않고, 복사본 vector에서 sort를 해서 작업을 처리해 줄수가 있다. 비록 시간이 좀 더 걸리긴 하지만..

2.1.2. 4.1.2 Reimplementing out grading policy ¶

이쯤 와서 함수의 유용함을 알았다면, 우리의 성적 매기는 방법을 따로 함수로 뽑아내고 싶을 것이다. 다음 예제를 보자.

~cpp 
double grade(double midterm, double final, const vector<double>& hw)
{
	if(hw.empty())		// 책에서는 hw.size()==0 이라고 되어 있지만 
				// empty()메소드를 호출하는 것이 더 효율적이라고 하더군요.
		throw domain_error("student has done no homework");
	return grade(midterm, final, median(hw));
}

여기서 눈여겨볼 세가지 사항이 있다.

const vector<double>& hw : 이것을 우리는 double형 const vector로의 참조라고 부른다. reference라는 것은 어떠한 객체의 또다른 이름을 말한다. 또한 const를 씀으로써, 저 객체를 변경하지 않는다는 것을 보장해준다. 또한 우리는 reference를 씀으로써, 그 parameter를 복사하지 않는다. 즉 parameter가 커다란 객체일때, 그것을 복사함으로써 생기는 overhead를 없앨수 있는 것이다.

~cpp 
vector<double> homework;
vector<double>& hw = homework;
// hw는 homework와 같다. 즉, 이름은 다르지만, hw를 고치면 homework도 같이 고쳐진다. 왜냐? 같으니까

grade() function : 우리는 아까 grade라는 함수를 만들었었다. 그런데 이번에 이름은 같으면서 parameter는 조금 다른 grade()를 또 만들었다. 이런게 가능한가? 가능하다. 이러한 것을 함수의 overloading이라고 한다. 함수 호출할때 어떤게 호출될까는 따라가는 parameter lists에 의해 결정된다.
exception : 사용자에게 무엇이 잘못되었는가를 알려주는 exception을 던져준다.

2.1.3. 4.1.3 Reading homework grades ¶

이제 우리가 풀어야 할 문제는, 숙제의 등급을 vector로 읽어들이는 것이다. 여기에는 두가지의 문제점이 있다. 바로 리턴값이 두개여야 한다는 점이다. 하나는 읽어들인 등급들이고, 또 다른 하나는 그것이 성공했나 하는가이다. 하나의 대안이 있다. 바로 리턴하고자 하는 값을 리턴하지 말고, 그것을 reference로 넘겨서 변경해주는 법이다. const를 붙이지 않은 reference는 흔히 그 값을 변경할때 쓰인다. reference로 넘어가는 값을 변경해야 하므로 어떤 식(expression)이 reference로 넘어가면 안된다.(lvalue가 아니라고도 한다. lvalue란 임시적인 객체가 아닌 객체를 말한다.)

~cpp 
istream& read_hw(istream& in, vector<double>& hw)
{
	double x;
	while(in >> x)				// 차차 살펴볼테지만 이건 잘못되었다.
		hw.push_back(x);
}

read_hw(cin, homework);	// 호출

위에서 잘못된 부분을 찾아보자.

hw가 넘어오면서 hw안에 아무것도 없다는 것을 보장할수 있겠는가? 먼저번에 쓰던 학생들의 점수가 들어있을지도 모른다. 확실하게 없애주기 위해 hw.clear()를 해주자.
저 while 루프가 언제 멈출지 알수 있는가? 파일의 끝에 도달했거나, 입력받은게 등급이 아닐때일 것이다.
- 파일의 끝에 도달했다는 것 = 읽기 실패
- 입력받은게 등급이 아닐때(점수를 입력해야 되는데 이상한 것을 입력했을때) istream 객체 in은 실패 상태가 된다. 또한 그것을 읽지 않는다. 파일의 끝에 도달한것 처럼...
이 상황을 해결하기 위해, 그냥 in객체의 상태를 초기화해줘버리자. in.clear() 모든 에러 상태를 리셋시켜준다.

~cpp 
istream& read_hw(istream& in, vector<double>& hw)
{
	if(in)
	{
		hw.clear();
		double x;
		while(in >> x)
			hw.push_back(x);
		in.clear();
	}
	return in;
}

DeleteMe) 두번째가 잘 이해가 안가네.. 누가 잘 아시는 분은 명쾌한 설명 부탁드립니다.

2.1.4. 4.1.4 Three kinds of function parameters ¶

지금까지 만든 세개의 함수 median, grade, read_hw 를 살펴보자.

median 함수를 보면, vector<double> 파라메터가 참조로 넘어가지 않는다. 학생수가 많아질수록 매우 큰 객체가 될텐데 낭비가 아닌가? 하고 생각할수도 있지만, 어쩔수 없다. 함수 내부에서 소팅을 해버리기 때문에 참조로 넘기면, 컨테이너의 상태가 변해버린다.
grade 함수를 보면, vector는 const 참조로 넘기고, double은 그렇지 않다. int나 double같은 기본형은 크기가 작기 때문에, 그냥 복사로 넘겨도 충분히 빠르다. 뭐 값을 변경해야 할때라면 참조로 넘겨야겠지만... const 참조는 가장 일반적인 전달방식이다.
read_hw 함수를 보면, 복사는 하지 않고, 그 값을 변경하기 위해 참조만 썼다.

const가 아닌 참조형 파라메터는 lvalue여야만 한다.

2.1.5. 4.1.5 Using functions to calculate a student's grade ¶

소스를 보면 새로운게 눈에 띈다. 바로 try이다. 다음과 같이 쓴다.

~cpp 
	try {
		// 하다가 예외 발생하면, 중단하고
	}
	catch(domain_error) {
		// 이리로 온다. 만약에 try 안에서 예외 안 뜨면 catch 안은 수행안한다.
	}

여기까지 최종소스

~cpp 
#include <ios>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <stdexcept>

using namespace std;

double grade(double midterm, double final, double homework);
double grade(double midterm, double final, const vector<double>& hw);
double median(vector<double> vec);
istream& read_hw(istream& in, vector<double>& hw);

int main()
{
	cout << "Please enter your first name: ";
	string name;
	cin >> name;
	cout << "Hello, " << name << "!";

	cout << "Please enter your midterm and final exam grades: ";
	double midterm, final;
	cin >> midterm >> final;

	cout << "Enter all your homework grades, "
			"follewd by end-of-file: ";

	vector<double> homework;

	read_hw(cin, homework);

	try
	{
		double final_grade = grade(midterm, final, homework);

		streamsize prec = cout.precision();
		cout << "Your final grade is " << setprecision(3)
			<< final_grade << setprecision(prec) << endl;
	}
	catch(domain_error)
	{
		cout << endl << "You must enter your grades. "
			"Please try again." << endl;
		return 1;
	}

	return 0;
}

double grade(double midterm, double final, double homework)
{
	return 0.2 * midterm + 0.4 * final + 0.4 * homework;
}

double grade(double midterm, double final, const vector<double>& hw)
{
	if(hw.size() == 0)
		throw domain_error("Student has done no homework");

	return grade(midterm, final, median(hw));
}

double median(vector<double> vec)
{
	typedef vector<double>::size_type vec_sz; 

	vec_sz size = vec.size();

	if(size == 0)
		throw domain_error("median of an empty vector");

	sort(vec.begin(),vec.end());

	vec_sz mid = size / 2;

	return size % 2 == 0 ? (vec[mid] + vec[mid-1]) / 2 : vec[mid];
}

istream& read_hw(istream& in, vector<double>& hw)
{
	if(in)
	{
		hw.clear();

		double x;
		while(in >> x)
			hw.push_back(x);

		in.clear();
	}
	return in;
}

2.2. 4.2 Organizing data ¶

여태까지는 한 학생의 데이터만 가지고 놀았다. 하지만 성적 처리 프로그램은, 모든 학생의 데이터를 대상으로 한다. 이에 다시 체계적인 데이터 구조가 필요하다.

2.2.1. 4.2.1 Keeping all of a student's data together ¶

학생의 데이터를 묶어 보자. 여기서 struct란 새로운 구문이 나온다. {}안에 멤버로 넣고 싶은 변수들을 쫙 써주면 된다. 접근할라면 . 써주고 변수 쓰면 된다.

~cpp 
struct Student_info {
	string name;
	double midterm, final;
	vector<double> homework;
};

데이터 구조가 바뀌었으니, 우리의 프로그램도 약간 변경을 해야할 것이다. 먼저 read

~cpp 
istream& read(istream& is, Student_info& s)
{
	is >> s.name >> s.midterm >> s.final;
	read_hw(is, s.homework);
	return is;
}

is >> 을 보면, string을 읽었다가 double을 읽기도 한다. 이게 가능한 이유는 오버로딩 때문이다.
Student_info형 변수 s의 값을 변경시키기 위해 참조로 넘겨줬다.

다음엔 grade. 옛날 버젼은 인자로 midterm, final, homework등을 받았지만, 오버로딩을 이용해서, Student_info 하나만을 받도록 해보자.

~cpp 
double grade(const Student_info& s)
{
	return grade(s.midterm, s.final, s.homework);
}

마지막으로 sort. 우리는 다음과 같이 했었다.

~cpp 
sort(vec.begin(), vec.end());

저 vec은 double형 값을 담고 있었기 떄문에, 순서대로 sort하면 되었었다. 하지만 우리가 만든 Student_info는 어떻게 sort를 할까?

~cpp 
sort(students.begin(), students.end());       // 과연? #!$%#@^#@$#

무엇을 기준으로 sort를 할것인가? 이름? midterm? final? 알수가 없다. 따라서 우리는 predicate라는 것을 정의해 주어야 한다. 다음과 같이 해주면 된다.

~cpp 
bool compare(const Student_info& x, const Student_info& y)
{
	return x.name < y.name;
}

sort(students.begin(), students.end(), compare);

2.2.2. 4.2.3. Generating the report ¶

max(같은 타입의 파라메터 두개) : 뭐 큰값을 리턴해 주겠지

string(길이,'문자') : 길이만큼의 '문자'를 생성해준다.

catch(domain_error e) 한 다음에 무슨 예외 났는지 알고 싶으면 e.what()을 해준다.

2.3. 4.3. Putting it all together ¶

분리 컴파일이랑 헤더 파일 이야기 나온다. 그냥 넘어가자.

헤더 파일에서는 using namespace 이런거 쓰지 말고 그냥 풀 네임 써주자. std:vector 이렇게...

두번 이상 포함되는 것을 방지 하기 위해, #ifndef, #define, #endif 이런거 해주자. 그러면서 전처리기 이야기가 나온다.

~cpp 
#ifndef GURAD
#define GUARD
/* ...
   ...
   ... */
#endif

2.4. 4.4. Partitioning the grading program ¶

그냥 쪼개는 거다.

2.5. 4.5. The revised grading program ¶

그냥 보기 좋아졌다는 얘기하고 있다.

AcceleratedC++