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. :-)