[effective modern C++] 항목 1 : 템플릿 형식 연역 규칙 숙지

auto 키워드는 템플릿에 대한 형식 연역을 기반으로 작동한다.

템플릿은 대게

template<class T>
void f(ParamType param);
...
f(expr);

이런 형태로 사용되고 호출된다.

ParamType은 총 세 가지 경우로 나뉜다.

- 포인터 또는 참조 형식이지만 보편 참조(universal reference)는 아님.

- 보편 참조.(일단 좌측값 참조나 우측값 참조와는 다르다는 것만 알아둔다.)

- 포인터도 아니고 참조도 아님.

경우1. 포인터 또는 참조 형식이지만 보편 참조 아닐 때

연역 과정

- expr이 참조 형식이면 참조 부분을 무시한다.

- expr의 형식을 ParamType에 패턴 매칭 시켜 T의 형식을 결정한다.

이건 평소에 자주 사용하는 template 이용방법이다.

T&, const T&, T* 형태로 ParamType을 정의하고 여러 expr로 넘기는 상황이다.

이런 경우 expr의 const 성은 계속 유지되며 ParamType의 선언된 형태로 매칭된다는 것.

경우2. 보편 참조일 때

일단 형식은 T&& 형식인데 우측값 참조와 다른 방식으로 행동한다고 한다.

연역 과정

- expr이 좌측값이면, T와 ParamType 둘 다 좌측값 참조로 연역된다. 이는 이중으로 비정상적인 상황이다.

첫째로, 템플릿 형식 연역에서 T가 참조 형식으로 연역되는 경우는 이것이 유일하다.

둘째로, ParamType의 선언 구문은 우측값 참조와 같은 모습이지만 연역된 형식은 좌측값 참조다.(이게 무슨...견언인가!!)

- 만일 expr이 우측값이면 '정상적으로' 경우1의 규칙들이 적용된다.

template<class T>
void f(T&& param);
 
int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
 
f(x);    
// x is left value, T is int&
// param is int&
 
f(cx);
// cx is left value, T is const int&
// param is const int&
 
f(rx);
// rx is left value, T is const int&
// param is const int&
 
f(27);
// 27 is right value, T is int
// param is int&&

보편 참조 형식 템플릿을 왜 쓰는지부터 좀 알아봐야겠다......

경우3. ParamType이 포인터도 아니고 참조도 아님

T인 경우를 의미한다.

안수가 pass by value로 값으로 전달되는 상황이다.

연역 과정

- 만일 expr의 형식이 참조면 참조 부분은 무시된다.

- expr의 참조성을 무시한 후, 만일 expr이 const면 그 const 역시 무시한다.

int x = 27;
const int cx = x;
const int& rx = x;
 
f(x);
f(cx);
f(rx);

이렇게 넘겨도 모두 int로 연역된다. param은 복사본이기 때문!

배열 인수

C++에선 배열과 포인터가 별 차이가 없다.

배열 매개변수와 포인터 매개변수의 동치성은 C의 기초에서 나오는 것이기 때문에..

이런것이 필자는 환상이라고 정의한다. 배열과 포인터를 정확히 구분하는 것이 좋다는 뜻인가?

여튼 매개변수로 넘길 때 그럼 배열로 넘기는 방법이 있는가?

template<class T>
void f(T param);
 
const char name[] = "J. P. Briggs";
const char* ptrtoName = name;
 
f(name);

을 하게 되면 실제로 T의 연역은 const char*로 연역된다는 것...

배열 형식을 그대로 넘기는 꼼수

template<class T>
void f(T& param);
 
...
 
f(name);

이렇게 호출하면 실제 T는 const char [13]으로 연역되고

f의 매개변수는 const char (&)[13]으로 연역된다. (놀라워!)

배열 형식을 넘기고 원소 개수를 연역하는 템플릿

template<class T, class N>
constexpr size_t arraySize(T (&)[N]) noexcept
{
    return N;
}

constexpr - 함수 호출의 결과를 컴파일 도중에 사용할 수 있다.(...이런 신기한...!!!)

noexcept - 컴파일러가 더 나은 코드를 산출하는데 도움을 주는 것.

constexpr을 사용하면 이런 문장도 가능하다고 한다. (놀라워! 이런게 있다니!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)

int keyVals[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 11, 22, 35 };
 
int mappedVals[arraySize(keyVals)]; 
 
std::array<int, arraySize(keyVals)> mappedVals;

배열 선언 시에 저런게 가능하다니...!!

현대적인 C++ 개발자라면 당연히 내장 배열보다는 std::array를 선호할 것이라고 한다.

나는 아주 구시대적인 C++ 개발자인 것으로...................... array 많이 써봐야겠다.

함수 인수

C++에서 포인터로 되는 것은 함수도 있다. 함수 포인터!

void some_func(int, double);
 
template<class T>
void f1(T param);
 
template<class T>
void f2(T& param);
 
f1(some_func); // param is void (*)(int, double)
f2(some_func); // param is void (&)(int, double)

이렇게 함수 포인터와 함수 참조로 연역된다.

기억해 둘 사항

- 템플릿 형식 연역 도중에 참조 형식의 인수들은 비참조로 취급한다. 참조성 무시.

- 보편 참조 매개변수에 대한 형식 연역 과정에서 좌측값 인수들은 특별하게 취급.

- 값 전달 방식의 매개변수에 대한 형식 연역과정에서 const나 volatile 인수는 비 const와 비 volatile 인수로 취급된다.

- 연역 과정에서 배열 이름이나 함수 이름은 포인터로 붕괴된다. 

단, 그런 인수가 참조를 초기화하는 데 쓰이는 경우에는 포인터로 붕괴하지 않는다.