템플릿의 인수 목록에 전달되는 것은 통상 타입이다. 알고리즘은 같되 타입만 다른 함수나 클래스를 작성하고 싶을 때 템플릿을 사용한다. 그러나 타입이 아닌 상수를 템플릿 인수로 전달할 수 있는데 이를 비타입 인수(Nontype Argument)라고 한다. 다음 예제의 Array 클래스는 임의의 타입에 대한 배열을 정의하고 배열 요소의 값을 변경하거나 읽는 기능을 제공한다. 임의의 타입에 대한 배열을 만들기 위해 타입 이름을 템플릿 인수로 전달받으며 배열의 크기 지정을 위해 정수 상수를 전달받는다.
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예 제 : NonTypeArgument |
#include <Turboc.h>
template <typename T, int N>
class Array
{
private:
T ar[N];
public:
void SetAt(int n,T v) { if (n < N && n >=0) ar[n]=v; }
T GetAt(int n) { return (n < N && n >=0 ? ar[n]:0); }
};
void main()
{
Array<int,5> ari;
ari.SetAt(1,1234);
ari.SetAt(1000,5678);
printf("%d\n",ari.GetAt(1));
printf("%d\n",ari.GetAt(5));
}
기능상 단순 배열과 유사하지만 좀 더 안전한 액세스를 지원하는데 요소값을 읽거나 쓰는 Get(Set)At 함수가 전달된 첨자의 범위를 점검하므로 실수로 범위 바깥을 액세스해도 치명적인 에러를 발생시키지 않는다. 이외에 확장하기에 따라서는 얼마든지 다양한 기능을 더 넣을 수 있을 것이다. main에서는 크기 5의 정수형 배열 ari를 선언하고 배열에 값이 잘 기억되는지 확인해 보았으며 엉뚱한 첨자에 대해 방어를 제대로 하는지도 테스트해 보았다. 1234와 0이라는 값이 출력되면 정상적으로 동작하는 것이다.
Array 클래스의 T형 배열 멤버 ar은 크기 N을 가지는데 이 크기는 객체를 선언할 때 인수로 주어지는 정수 상수이다. 템플릿으로 전달되는 인수가 타입이 아니므로 비타입 인수라고 한다. 컴파일러는 ari 선언문에 명시되어 있는 타입 Array<int,5>로부터 다음과 같은 클래스를 구체화할 것이다.
class Array
{
private:
int ar[5];
public:
void SetAt(int n,int v) { if (n < 5 && n >=0) ar[n]=v; }
int GetAt(int n) { return (n < 5 && n >=0 ? ar[n]:0); }
};
임의 타입에 대해 임의 크기까지를 지원하는 안전 배열 클래스를 만들고 싶다면 이런 비타입 인수를 사용할 수 있다. 물론 임의 크기를 지원하는 더 좋은 방법은 생성자의 인수로 전달되는 값으로 동적 할당을 하는 것이다. 포인터형 멤버 변수를 선언하면 필요한만큼 할당할 수 있으며 원할 경우 실행중에라도 크기를 마음대로 바꿀 수도 있어 굉장히 신축적이다.
그러나 알다시피 동적할당은 생성자와 파괴자를 요구하고 정확하게 동작하기 위해서는 복사 생성자, 대입 연산자가 반드시 적절하게 정의되어야 하며 상속 관계를 고려하면 대부분의 멤버 함수들은 가상 함수가 되어야 한다. 좋기는 하지만 코드가 져야 할 부담이 너무 많은 것이다. 이럴 때 동적 할당 대신 필요한 크기만큼의 요소를 정적으로 가지는 클래스를 만들어 쓰면 속도도 빠르고 위험하지도 않으며 무엇보다 단순해서 좋다. 예제의 Array 템플릿은 생성자, 파괴자, 복사 생성자, 대입 연산자 중 어떤 것도 필요없다. 아니, 필요는 하지만 컴파일러가 디폴트로 만드는 것만으로도 충분하고 안전하다.
실행중에 크기를 결정하기 힘든 중요한 상수에 대해서는 이런 식으로 템플릿과 비타입 인수를 사용할 수 있다. 크기가 다른 객체를 선언할 때마다 클래스가 구체화된다는 점에서 낭비가 조금 있기는 하지만 말이다. 클래스 선언문의 템플릿 인수가 다르면 객체의 타입도 달라진다. 컴파일러는 완전히 같지 않은 템플릿 인수에 대해서는 개별적으로 구체화를 하기 때문이다. 심지어 멤버 함수들도 전부 따로 만들어진다. 다음 코드를 보자.
Array<int,5> ari;
Array<int,5> ari2;
Array<int,6> ari3;
ari=ari2;
ari=ari3; // 에러
ari와 ari2는 같은 타입이므로 서로 대입 가능하지만 ari3를 ari에 대입하는 것은 에러이다. 왜냐하면 ari는 Array<int,5> 타입이고 ari3는 Array<int,6> 타입이기 때문이다. 물론 Array<double,5> 타입도 Array<int, 5>와 호환되지 않는 다른 타입이다. Array<int,6>은 다음과 같이 구체화되며 Array<int,5>와는 크기도 다르고 동작도 다르다.
class Array
{
private:
int ar[6];
public:
void SetAt(int n,int v) { if (n < 6 && n >=0) ar[n]=v; }
int GetAt(int n) { return (n < 6 && n >=0 ? ar[n]:0); }
};
클래스 선언문의 비타입 인수는 반드시 상수여야 하며 실행중에 값이 결정되는 변수는 인수로 사용할 수 없다. 다음 선언문은 에러로 처리된다.
int size=5;
Array<int,size> ari;
size는 변수이며 이 값은 실행중에 수시로 변할 수 있으므로 템플릿의 인수로 사용할 수 없다. 템플릿이란 컴파일러가 인수를 적용하여 컴파일 중에 클래스를 만들어 내는 형틀이므로 모든 정보를 컴파일 중에 알 수 있어야 한다. 실행중에 없던 클래스를 만들어내는 기능이 아니라 컴파일 중에 구체화해야 하므로 변수는 쓸 수 없다. 물론 const int size=5; 로 상수 선언했다면 가능하다.
함수로도 비타입 인수를 전달할 수 있다. 단, 함수의 형식 인수 목록에 어떤 상수가 올 수는 없으므로 비타입 인수는 함수의 본체에서만 사용해야 하며 함수 호출문에 템플릿 인수를 명시적으로 지정해야 한다. 다음 예제는 비타입 인수 N이 지정하는 크기만큼의 지역 배열을 선언하는 함수 템플릿이다.
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예 제 : NonTypeArgFunc |
#include <Turboc.h>
template <int N>
void func(void)
{
int ar[N];
printf("배열 크기=%d\n",N);
}
void main()
{
func<5>();
func<8>();
}
main에서 func 함수를 두 번 호출했는데 비타입 인수 N으로 5와 8을 전달했다. 이 두 함수는 지역변수의 선언문이 다르므로 각각 따로 구체화되어야 한다. 비타입 인수는 함수의 인수와는 용도가 다른데 함수의 형식 인수는 실행 시간에 전달되는 변수이므로 배열 선언문 등 상수가 필요한 곳에 사용할 수 없지만 비타입 인수는 구체화될 때 함수 본체에 직접 기입되므로 상수일 수 있다.
func 템플릿은 비타입 인수 N을 요구하므로 func()라고만 호출해서는 지역 배열의 크기를 결정할 수 없으므로 함수를 구체화할 수 없다. 반드시 명시적인 템플릿 인수를 전달해야 한다. 이 예제는 gcc, 비주얼 C++ 7.0이상의 최신 컴파일러에서는 잘 실행되지만 비주얼 C++ 6.0에서는 컴파일되지 않는다. 비주얼 C++ 6.0은 클래스의 비타입 인수는 지원하지만 함수의 비타입 인수는 아직 지원하지 못한다.