[賢斌] vector<벡터> - 4

40-1-라.사용자 정의 요소

벡터는 타입을 받아 들이는 클래스 템플릿이므로 임의의 모든 타입을 요소로 가질 수 있다. 지금까지는 예제 제작의 편의를 위해 주로 정수형의 벡터만 만들어 보았지만 클래스 객체를 요소로 가지는 벡터도 얼마든지 만들 수 있다. 다음 예제는 Time 객체의 벡터를 만든다.

 

예 제 : Timevector

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

 

class Time

{

protected:

     int hour,min,sec;

public:

     Time(int h,int m,int s) { hour=h;min=m;sec=s; }

     void OutTime() { printf("%d:%d:%d ",hour,min,sec); }

};

 

template<typename C>

void dump(const char *desc, C c)

{

     cout.width(12);cout << left << desc << "==> ";

     for (unsigned i=0;i<c.size();i++) { c[i].OutTime(); }

     cout << endl;

}

 

void main()

{

     vector<Time> vt;

     vt.push_back(Time(1,1,1));

     vt.push_back(Time(2,2,2));

     dump("요소 2개",vt);

}

 

Time 클래스를 정의하고 vector<Time> 타입의 vt 벡터를 선언했다. < > 괄호안에 저장하고 싶은 요소의 타입만 적어 주면 된다. 두 개의 Time 객체를 만들어 벡터 끝에 추가하고 dump 함수로 출력해 보았다. dump 함수는 Time 객체의 OutTime을 호출하도록 조금 변경되었는데 Time에 << 연산자를 정의하면 기존의 dump 함수를 계속 사용할 수도 있다.

 

요소 2개    ==> 1:1:1 2:2:2

 

벡터에 저장된 객체들은 벡터가 파괴될 때 같이 파괴되므로 Time 객체를 별도로 파괴할 필요는 없다. Time 객체는 크기가 아주 작으므로 객체를 벡터에 바로 저장해도 별 상관이 없다. 그러나 일반적인 객체는 대단히 클 수 있으므로 벡터에 직접 객체를 저장하는 것보다는 객체의 포인터를 저장하는 것이 성능상 유리하며 훨씬 더 일반적이다.

 

예 제 : Timeptrvector

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

 

class Time

{

protected:

     int hour,min,sec;

public:

     Time(int h,int m,int s) { hour=h;min=m;sec=s; }

     void OutTime() { printf("%d:%d:%d ",hour,min,sec); }

};

 

template<typename C>

void dump(const char *desc, C c)

{

     cout.width(12);cout << left << desc << "==> ";

     for (unsigned i=0;i<c.size();i++) { c[i]->OutTime(); }

     cout << endl;

}

 

void main()

{

     vector<Time *> vt;

     vt.push_back(new Time(1,1,1));

     vt.push_back(new Time(2,2,2));

     dump("요소 2개",vt);

     vector<Time *>::iterator it;

     for (it=vt.begin();it!=vt.end();it++) {

          delete *it;

     }

}

 

벡터의 타입이 vector<Time *>로 변경되었으며 벡터에 요소를 추가할 때 Time 객체가 아니라 new 연산자로 동적 생성한 Time 객체의 포인터를 저장했다. dump 함수의 OutTime 호출문도 -> 연산자로 호출하도록 변경해야 한다. vt 객체는 메모리에 다음과 같이 생성될 것이다.

값을 저장하는 벡터는 Time 객체를 직접 가지지만 포인터를 저장하는 벡터는 동적 생성된 Time 객체의 포인터만을 가진다. 포인터를 가지는 벡터를 파괴할 때는 각 포인터가 가리키는 객체를 직접 파괴해야 한다. 그렇지 않으면 동적으로 생성한 객체가 파괴되지 않으므로 메모리 누수가 발생한다. 벡터는 요소를 관리할 뿐이지 요소가 가리키는 객체까지는 관리하지 못한다.

벡터에 임의의 타입을 저장할 수 있지만 그렇다고 정말 아무 타입이나 저장할 수 있는 것은 아니며 일정한 조건을 만족하는 타입만 저장할 수 있다. 다음 예제는 내부에서 동적 할당을 하는 객체를 요소로 가지는 벡터를 만든다. 동적 할당을 하는 클래스는 생성자, 가상 파괴자, 복사 생성자, 대입 연산자를 적절히 정의해야 한다.

 

예 제 : Dynamicvector

#include <iostream>

#include <vector>

#include <algorithm>

using namespace std;

 

class Dynamic

{

private:

     char *ptr;

public:

     Dynamic() {

          ptr=new char[1];

          ptr[0]=0;

     }

     Dynamic(const char *str) {

          ptr=new char[strlen(str)+1];

          strcpy(ptr,str);

     }

     Dynamic(const Dynamic &Other) {

          ptr=new char[strlen(Other.ptr)+1];

          strcpy(ptr,Other.ptr);

     }

     Dynamic &operator =(const Dynamic &Other) {

          if (this != &Other) {

              delete [] ptr;

              ptr=new char[strlen(Other.ptr)+1];

              strcpy(ptr,Other.ptr);

          }

          return *this;

     }

     int operator ==(const Dynamic &Other) const {

          return strcmp(ptr,Other.ptr);

     }

     int operator <(const Dynamic &Other) const {

          return strcmp(ptr,Other.ptr) < 0;

     }

     virtual ~Dynamic() {

          delete [] ptr;

     }

     virtual void OutDynamic() {

          cout << ptr << ' ';

     }

};

 

template<typename C>

void dump(const char *desc, C c)

{

     cout.width(12);cout << left << desc << "==> ";

     for (unsigned i=0;i<c.size();i++) { c[i].OutDynamic(); }

     cout << endl;

}

 

void main()

{

     vector<Dynamic> vt;

     Dynamic a("dog");

     Dynamic b("cow");

     vt.push_back(a);

     vt.push_back(b);

     dump("요소 2개",vt);

}

 

Dynamic 클래스의 정의문이 꽤 긴데 디폴트 생성자, 변환 생성자, 복사 생성자, = 대입 연산자, ==, < 비교 연산자, 가상 파괴자 등이 제대로 정의되어 있다. 다 앞 장에서 이미 배운 내용들이므로 복습도 할 겸 이 클래스의 내용을 잘 읽어 보도록 하자. main에서 Dynamic 타입을 저장하는 벡터 vt를 선언하고 두 개의 Dynamic 객체를 벡터 끝에 추가한 후 출력해 보았다. 별 이상없이 잘 동작할 것이다.

 

요소 2개    ==> dog cow

 

그러나 아무 대가없이 이렇게 잘 동작하는 것은 아니며 Dynamic이 벡터 템플릿이 요구하는 조건을 모두 만족하기 때문이다. 과연 어떤 조건이 필요한지 몇 가지 테스트를 해 보자. push_back 함수로 객체를 벡터 끝에 추가할 때 복사가 발생하며 이때 객체의 복사 생성자가 호출된다. 만약 Dynamic이 복사 생성자를 정의하지 않으면 이 예제는 다운된다. 복사 생성자를 잠시 주석으로 묶어 놓고 실행해 보자.

복사 생성자가 정의되어 있지 않으면 디폴트 복사 생성자가 얕은 복사를 하게 될 것이고 정리될 때 객체 a와 벡터에 추가된 사본이 같은 버퍼를 이중 정리하므로 문제가 생기는 것이다. 벡터에 저장할 타입은 복사 생성자를 정의하여 완전한 사본을 만들 수 있어야 한다. 다음은 대입 연산자의 경우를 보자. 다음 코드를 main 함수의 끝에 작성해 보고 실행해 보아라.

 

Dynamic c;

c=vt[1];

 

새로운 객체 c를 선언한 후 vt[1] 번째 요소(즉 b객체의 사본)을 대입받았다. 별다른 이상없이 잘 동작하는데 Dynamic 클래스가 대입 연산자를 제대로 정의하고 있기 때문이다. 대입 연산자를 주석 처리하면 대입시 얕은 복사를 하므로 이 코드도 역시 다운된다. 다음은 == 연산자가 왜 필요한지 살펴보기 위해 다음 코드를 작성해 보자.

 

Dynamic d("cat");

find(vt.begin(),vt.end(),d);

 

"cat" 문자열을 가지는 Dynamic 객체가 벡터에 있는지 find 함수로 검색해 보았는데 별다른 이상없이 컴파일되고 검색도 된다. 이 코드가 잘 컴파일되는 이유는 == 연산자 함수가 정의되어 있어서 find가 벡터내의 객체와 인수로 주어진 d객체를 비교할 수 있기 때문이다. find 함수의 본체 코드를 확인해 보면 == 연산자로 요소를 비교하는 코드가 작성되어 있다. == 연산자를 주석 처리하면 필요한 기능이 정의되지 않았다는 에러가 find 함수 본체에서 발생할 것이다. 다음 코드는 이 벡터가 정렬 가능한지를 점검한다.

 

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

dump("정렬 후",vt);

 

고작 두 개밖에 안들어 있기는 하지만 정렬 결과도 제대로 나온다. 이런 정렬이 가능한 이유는 < 연산자가 정의되어 있어 Dynamic 객체끼리 대소 비교가 가능하기 때문이다. 이 연산자를 주석 처리하면 역시 에러 메시지가 출력될 것이다. 파괴자를 생략하면 컴파일과 실행에는 이상이 없지만 할당한 메모리가 해제되지 않으므로 메모리 누수가 발생하며 파괴자가 가상이 아니면 파생 클래스가 제대로 정리되지 않는다.

결국 Dynamic 클래스가 벡터에 저장되려면 위 소스에 정의되어 있는 모든 장치들이 필요하다. 하나라도 빠지면 벡터 템플릿과 알고리즘의 요구 조건을 만족하지 못하므로 컨테이너에 저장할 수 없거나 동작 중에 다운되거나 컴파일이 거부된다. 무슨 조건이 저렇게 많으냐고 하겠지만 원칙은 아주 간단하다. int와 똑같이 동작하는 타입이면 아무런 문제가 없다.

사용자 정의 타입을 벡터에 넣기는 아주 어렵다는 느낌이 들겠지만 다행히 그렇지는 않다. Dynamic 클래스는 동적 할당을 하기 때문에 많은 함수들이 필요하지만 Time 같은 단순 멤버만 가진 클래스는 컴파일러가 만들어주는 디폴트만으로도 충분하며 비교 연산자 정도만 정의하면 된다. 동적 할당을 하는 타입의 포인터에 대한 벡터도 물론 만들 수 있으며 포인터에 대한 검색, 정렬도 가능하다.

 

예 제 : Dynamicptrvector

#include <iostream>

#include <vector>

#include <algorithm>

using namespace std;

 

class Dynamic

{

     friend struct DynCompare;

     friend struct DynFind;

private:

      char *ptr;

public:

      Dynamic() {

             ptr=new char[1];

             ptr[0]=0;

      }

      Dynamic(const char *str) {

             ptr=new char[strlen(str)+1];

             strcpy(ptr,str);

      }

      Dynamic(const Dynamic &Other) {

             ptr=new char[strlen(Other.ptr)+1];

             strcpy(ptr,Other.ptr);

      }

      Dynamic &operator =(const Dynamic &Other) {

             if (this != &Other) {

                   delete [] ptr;

                   ptr=new char[strlen(Other.ptr)+1];

                   strcpy(ptr,Other.ptr);

             }

             return *this;

      }

      int operator ==(const Dynamic &Other) const {

             return strcmp(ptr,Other.ptr);

      }

      int operator <(const Dynamic &Other) const {

             return strcmp(ptr,Other.ptr) < 0;

      }

      virtual ~Dynamic() {

             delete [] ptr;

      }

      virtual void OutDynamic() {

            cout << ptr << ' ';

      }

};

 

template<typename C>

void dump(const char *desc, C c)

{

      cout.width(12);cout << left << desc << "==> ";

      for (unsigned i=0;i<c.size();i++) { c[i]->OutDynamic(); }

      cout << endl;

}

 

struct DynCompare {

     bool operator()(Dynamic *a, Dynamic *b) const {

          return strcmp(a->ptr, b->ptr)<0;

     }

};

 

struct DynFind {

     bool operator()(Dynamic *a) const {

          return strcmp(a->ptr, "cat")==0;

     }

};

 

void main()

{

     vector<Dynamic *> vt;

     vt.push_back(new Dynamic("dog"));

     vt.push_back(new Dynamic("cow"));

     dump("요소 2개",vt);

 

     Dynamic d("cat");

     puts(find_if(vt.begin(),vt.end(),DynFind())==vt.end() ? "없다":"있다");

     sort(vt.begin(), vt.end(), DynCompare());

     dump("정렬 후",vt);

 

     vector<Dynamic *>::iterator it;

     for (it=vt.begin();it!=vt.end();it++) {

          delete *it;

     }

}

 

벡터의 요소 타입을 Dynamic *로 변경하고 new 연산자로 동적 생성한 포인터를 벡터에 저장하면 된다. 반복자로부터 멤버 함수를 호출할 때 -> 연산자를 사용해야 하고 벡터를 파괴하기 전에 요소들을 직접 파괴하기도 해야 한다. 그렇다면 이때 검색이나 정렬은 어떻게 해야 할까? 포인터에 대해 검색하거나 정렬하는 것은 아무 의미가 없고 포인터가 가리키는 객체를 대상으로 비교를 수행해야 하는데 이럴 때 쓰는 것이 바로 조건자 함수 객체이다.

검색과 정렬 모두 조건자 버전의 함수를 사용했다. 예제의 DynCompare, DynFind는 전달된 포인터로부터 ptr을 읽어 이 포인터가 가리키는 곳의 내용을 비교하므로 객체의 포인터가 아니라 포인터가 가리키는 실체를 대상으로 검색 및 정렬을 하게 된다. 이론적으로 벡터에 포인터를 저장하는 것이 가능하기는 하지만 보다시피 여러 가지로 신경써야 할 것들이 많고 불편하기 때문에 벡터에는 통상 값을 저장하는 것이 권장된다.