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C++ of the Day #15 - Question on type deduction

오늘도 역시 뉴스그룹에서 하나 가져왔습니다. ((c.l.c.m:Question on type deduction))

Question

void augment(int& outNumber)
{
  ++outNumber;
}

template<typename R, typename A1>
R exec(R (*pfunc)(A1), A1 arg1 )
{
  return pfunc(arg1);
}

int main()
{
  int number = 10;
  exec(augment, number);  // <-- compiler error
} 
위의 코드에서 main() 안의 첫번째 exec 함수 호출을 보면 R 타입과 A1 타입을 컴파일러가 유추하게 되는데 augment 인자 타입이 void (*)(int&) 이므로 R은 void, A1은 int& 가 되어 다음과 같이 instantiation될 것으로 생각됩니다
void exec(void (*pfunc)(int&), int& arg1)
하지만 예상과는 달리 컴파일 에러가 발생하는군요. 이제 질문입니다.
  1. 왜 위와 같이 컴파일 에러가 발생할까요?
  2. 해결 방법은 무엇일까요?


Answer

먼저 이유를 살펴보겠습니다. 컴파일러는 exec 함수를 찾기 위해 먼저 각각의 인자에 대해 type deduction을 수행합니다. exec(augment, number) 함수 호출에서 컴파일러는 augment 인자는 void (*)(int&) 타입이라는 것을 찾아내고 number 인자는 int 라는 것을 찾아냅니다. 여기서 중요한 점은 number는 int 이지 int& 가 아니라는 점입니다. 이렇게 찾아낸 정보를 가지고 적당한 함수를 찾아보게 됩니다. 컴파일러는 위의 template 함수인 exec 를 찾아내게 되고 자신이 유추한 타입을 대입하여 올바른지 확인합니다. 하지만 이 경우에는 첫번째 인자와 두번째 인자가 A1 타입에 대해 동의하지 않고 있다는 것을 알아내죠. 첫번째 인자를 적용해보면 A1은 int& 가 되어야 하는데 두번째 인자를 적용해보면 int가 되어야 하니까요. 따라서 컴파일러는 에러를 발생시키게 됩니다. 그럼 이 문제를 해결하기 위해 어떤 방법을 사용해야 할까요. 물론 다음과 같이 타입을 명시적으로 써주면 되나 깔끔한 방법이 아니죠.
exec<void, int&>(augment, number); // compiles OK
다음 코드를 보시죠.
template <typename T>
struct SelfType
{
  typedef T type;
};

void augment(int& outNumber)
{
  ++outNumber;
}

template<typename R, typename A1>
R exec(R (*pfunc)(A1), typename SelfType<A1>::type arg1 )
{
  return pfunc(arg1);
}

int main()
{
  int number = 10;
  exec(augment, number);  // <-- compiler OK
} 
위의 코드에서는 SelfType이라는 단순한 클래스를 하나 사용하여 두번째 인자를 dependent name으로 만들었음을 알 수 있습니다. 이렇게 하면 컴파일 에러가 발생하지 않게 됩니다. 이 방법은 다음 내용을 이용합니다.
Function template argument deduction doesn't work where the function parameter type is a dependent name.
즉, dependent name인 함수 인자에 대해서는 type deduction이 일어나지 않습니다. 따라서 위의 코드에서 두번째 인자의 타입은 첫번째 인자에 의해 결정된 타입인 int&가 그대로 사용되게 됩니다.

정말 template 프로그래밍은 하나 하나 퍼즐 퀴즈같습니다. :-)

Comments

  1. 저런 테크닉이 많이 적용된 곳이 boost::function/boost::bind이지요.
    boost::bind는 변수저장공간 문제때문에, reference를 binding시킬때는 boost::ref를 쓰더라는...

    template은 하면 할수록 빠져드는 매력이 있는것 같습니다. :)

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  2. 그렇군요. 그러고보니 boost 라이브러리는 아직 사용만 하지 코드를 깊이 들여다본적은 없네요. 주로 In-depth 시리즈 책들을 통해서 이렇게 구현되었겠거니 하고 짐작만... :-)
    그리고 주로 쓰는 boost 라이브러리중의 하나가 function 입니다. (물론 젤 자주 쓰는 건 shared_ptr) lambda 나 bind 와 같이 쓰면 뽀대 나는 코드를 작성할 수 있다는... -_-;

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  3. function이 lambda, bind랑 쿵짝을 하게되면 브라보죠. 허나.. function은 성능면에서 떨어지는 경우가 종종 있더군요. 주의해서 사용해야 할듯. 흑;

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  4. 다행히 제가 하는 것들은 성능에 그렇게 많이 민감하지 않아서요. 가끔 성능 문제로 string 대신 char[] 을 쓰거나 vector 대신 그냥 array를 써야 한다고 하는 분들이 아직도 주변에 있는데 전 일단 쉽게 가고 성능 문제는 발생하기 전에는 생각하지 않는답니다. ;-)
    근데 function의 call 성능이야 기껏해야 한두번의 indirect 호출인데 어지간히 작은 함수가 아니고서는 큰 문제가 발생하진 않을 것 같은데 아니던가요?

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  5. 실은 컴파일러가 최적화를 하는 과정에서 불필요한 스택을 다 날리기 때문에... function이 갖는 오버헤드는 stack1개 만큼이긴 합니다. (그래도 그게 문제가 된적이 있었다는... 흑; 이럴떄 참 우울합니다 T_T)

    boost::bind는 거의 오버헤드가 없는듯. 후후.

    ReplyDelete
  6. 이 포스트 매우 실용적이며 매우 재미있습니다. 기억두어야 겠습니다.

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  7. 이렇게 오래된 글에 스팸 아닌 댓글이 달리니 기분이 좋네요. :)

    ReplyDelete

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#include

int count1(int n)
{
static int cnt = 1; // not 0 because n starts from 2. see main.

while (n > 0) {
if ((n % 10) == 1) ++cnt;
n /= 10;
}

return cnt;
}

int main()
{
using namespace std;

int n = 2;

while (count1(n) != n) ++n;
cout << n << endl;
}


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