CPP Module 06

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이번 과제의 주제는 cast이다. cast는 형변환이라는 의미로, 흔히 int형에서 float형 등으로 형태를 변환한다는 의미를 가지고 있다.

형변환에는 명시적 형변환과 암시적 형변환이 있다. C와 C++ 모두 지원하며, 42에서 C언어 과제를 할 때, 주로 사용한 형 변환이 명시적 형변환이다.

// 명시적 형변환
float a = 1.23;
int b;

b = (int)a;   // 명시적으로 float형인 a를 int형으로 변환해준다.

std::cout << b << std::endl;  // 1

암시적 형변환 또한 C와 C++ 모두 지원하며 컴파일 시 자동으로 형변환이 된다.

// 암시적 형변환
float a = 1.23;
int b;

b = a;  // float형인 a값이 int형으로 변환되어 int형인 b에 저장된다.

std::cout << b << std::endl;  // 1

이런 암시적 형변환은 사용자가 원하지 않은 경우에도 일어날 수 있으므로 사용에 주의해야한다.

C++에서는 위의 형변환 외 추가로 4개의 형변환 연산자(static_cast, const_cast, reinterpret_cast, dynamic_cast)를 제공한다.

• static_cast

  논리적으로 변경 가능한 경우에만 형변환이 가능하다. 이미 변환할 자료가 어떤 형인지 어느정도 알 수 있을경우 사용하는것이 옳으며, C에서와는 다르게 캐스팅을 위한 타입 체크를 컴파일 타임에서 정적으로 실행하기 때문에 대부분의 경우 미리 오류를 발견할 수 있다.

  포인터를 통한 형변환이 불가능하다. 포인터 단에서 형변환이 의미가 있는 경우는 상속받은 객체에 대한 업캐스팅, 다운캐스팅의 경우가 있다.

  # include <iostream>
  
  int main() {
    int i = 4;
    double d = 8.8;
  
    double a = static_cast<double>(i);
    std::cout << typeid(a).name() << std::endl;
  }

• reinterpret_cast

  무조건 변환해준다.(강제 변환) 메모리 단위로 분해해서 재조립한다. 매우 위험한 방법으로, 연관성이 없는 포인터 타입을 변환하기 위해서 사용한다.

  암묵적 캐스팅이 불가능하며, 캐스팅 결과가 컴파일러마다 다를 수 있다. 정수 자료형의 경우 캐스팅 시 메모리 주소값으로 변경할 수 있다.

  다른 타입의 포인터로 변경할 시, 메모리 주소값이 유지되지 않는다.

  #include <iostream>
  
  int main() {
    int a = 123123;
    // 정수값이 메모리 주소로 변환되어 들어가 매우 위험
    int* pi = reinterpret_cast<int*>(a);
  
    int* b = &a;
    char* c;
    //int * -> char *로 타입캐스팅된다. 컴파일러에 따라 값이 조금씩 다르다.
    c = reinterpret_cast<char*>(b);
  
    return 0;
  }

• const_cast

  const를 제거할 때 사용한다.

  #include <iostream>
  
  int main() {
    char msg[] = "Hello";
    const char* cp_msg = msg;
    std::cout << cp_msg << std::endl;
    //const char 이기때문에 변경 불가 (상수인 상태)
    cp_msg[0] = 'Y';
  
    char* copy = const_cast<char*>(cp_msg);
    //const_cast를 통해 상수성이 제거되어서 변경 가능
    copy[0] = 'Y';
    std::cout << copy << std::endl;
    return 0;
  }
  
  int main() {
    int i = 100;
    const int& c_ref = i;
    std::cout << i << std::endl;
  
    //const int& 이기때문에 변경이 불가능하다.
    c_ref = 50;
  
    int& ref = const_cast<int&>(c_ref);
    ref = 50;
    std::cout << ref << std::endl;
    return 0;
  }

• dynamic_cast

  Run Time Type Information을 위한 캐스팅

  다형성을 이용해 모호한 타입 캐스팅을 시도할 경우 사용하게 된다.

  만약 캐스팅에 실패할 경우, NULL이 반환되어 형변환에 대한 예외처리가 가능해진다.

Chapter 1

Introduction

이 과제는 내가 걸어가야할 C++이라는 여행길에 시작점에 객체지향프로그래밍이 어떤건지를 설명해주는것이 목적이라고 한다.

객체지향은 많은 언어들이 사용하는데, 왜 C++을 배우게 되느냐.. 하면 나의 오랜 친구(42에서만)인 C에서 파생된 언어이기 때문이라고 한다.

C++은 복잡한 언어이기 때문에, 단순하게 유지하기 위해 내 코드를 C++ 98 standard로 컴파일 할것이라고 한다.

Chapter 2

General Rules

컴파일

• 너의 C++ 코드는 "-Wall -Wextra -Werror" 플래그와 함께 컴파일 한다.
• 너의 코드는 "-std=c++98"를 플래그로 추가하고도 컴파일이 되어야 한다.

포멧과 네임 컨벤션

• 모든 문제의 디렉토리는 다음의 방식을 따른다 : ex00, ex01, ex02 ... exn

• 너의 파일, 클래스, 함수, 멤버함수, 속성들은 가이드라인의 요구에 맞추어야 한다.

• 클래스 이름은 UpperCamelCase 형식을 사용한다. 클래스를 담은 파일의 이름은 클래스 이름을 따라야 한다.

  얘를 들어, ClassName.hpp/ClassName.h, ClassName.cpp, ClassName.tpp 와 같은 형식이다. 그렇다면 "BrickWall"이라는 클래스를 담고있는 헤더의 이름은 BrickWall.hpp가 되어야 하는 것이다.

• 달리 명시하지 않았을 경우, 모든 출력 메세지는 개행문자로 끝나야 하며 표준 출력으로 보여주어야 한다.

• Goodbye Norminette! C++ 모듈에서는 코딩 스타일을 강요하지 않는다. 너가 좋아하는 것을 따라 할 수 있다. 하지만 동료평가시, 이해할 수 없는 코드를 사용할 경우, 동료들이 점수를 줄 수 없다는 것을 명심해라. 최선을 다해 클린하고 가독성 있는 코드를 작성하길 바란다.

허용되는 사항 / 금지되는 사항

너는 이제부터 C로 코딩하지 않는다. C++의 시간이다 ! 그러므로:

• 너는 표준 라이브러리에서의 거의 모든 것들을 사용할 수 있다. 따라서, 이미 알고 있는 것을 고수하는 대신, 익숙한 C함수의 C++ 버전을 최대한 많이 사용해보는 것이 현명할 것이다.

• 그러나, 너는 다른 외부 라이브러리를 사용할 수 없다. 이 말의 의미는 C++ 11과 Boost 라이브러리가 금지된다는 것이다. 다음 함수도 금지된다. printf(), alloc() and free(). 이걸 쓰면 너의 점수는 0점이 될 것이다.

• 달리 명시하지 않는 이상, namespace 및 friend 키워드의 사용은 금지된다. 사용하면 -42점이므로 주의하자.

• 오직 모듈 08에서만 STL의 사용이 허용된다. 이 뜻은, 컨테이너(vector, list, map and forth)와 알고리즘(<algorithm> 헤더가 포함된 어떠한 것들)이 허용되지 않는다는 것이다. 이 또한 사용하면 -42점이다.

몇 가지 디자인 요구사항

• 메모리 누수가 발생하는것은 C++도 동일하다. 만약 너가 메모리를 할당(new 키워드 사용으로)하면, 메모리 누수를 반드시 피해야한다.

• 모듈 02부터 08까지는 달리 명시된 경우를 제외하고, 클래스를 Orthodox Canonical Form으로 설계해야만 한다.

• 헤더파일에 선언되지 않은 함수들을 사용하는 경우 0점을 받는다.

• 각 헤더를 다른 헤더와 독립적으로 사용할 수 있어야 한다. 따라서 필요한 모든 종속성을 포함해야한다. 그러나 헤더가드를 사용해 이중으로 포함되는 것은 피해야만 한다. 그렇지 않으면 0점을 받을 것이다.

Read me

• 너는 필요(즉, 코드를 분할하기 위해)에 의해 파일을 추가할 수 있다. 이런 할당은 프로그램에서 확인하지 않으므로, 필수 파일을 제출하는 한 자유롭게 추가하면 된다.

• 때때로 과제의 가이드라인이 짧아보이지만, 명시적으로 작성되지 않은 요구사항들을 example에서 보여줄 수 있다.

• 시작 전에 꼭 모듈의 과제를 읽어야만 한다. 정말이다 !

Chapter 3

Additional rule

다음 규칙은 전체 모듈에 적용되며 선택 사항이 아니다. 각 예제에서, 특정 유형의 캐스팅을 사용해서 형변환을 해결해야한다. 너의 선택은 동료 평가 동안 확인될 것이다.

Chapter 4

Ex00

문제

가장 일반적인 형식의 C++ 리터럴의 문자열 표현을 인자로 받는 프로그램을 작성해라. 이 리터럴은 다음과 같은 스칼라 형 중 하나에 속해야 한다: char, int, float, or double. char. char 형을 제외하고 소수 표기법만 사용한다.

char 리터럴의 예: 'c', 'a', ...

간편한 것을 만들기 위해, 출력할 수 없는 문자형은 입력값으로 사용하지 않길 바란다. 만약 출력할 수 없는 문자형을 변환하려한다면, 정보 메세지를 출력한다.

int 리터럴의 예: 0, -42, 42,...

float 리터럴의 예: 0.0f, -4.2f, 4.2f...

이 의사 리터럴도 처리해야 한다(과학을 위해): -inff, +inff, and nanf.

double 리터럴의 예: 0.0, -4.2, 4.2...

이 의사 리터럴을 잘(너도 알다시피, 재미로) 다뤄야 한다: -inf, +inf and nan.

먼저 매개변수로 전달된 리터럴의 유형을 감지하고, 문자열에서 실제 유형으로 변환한 다음, 명시적으로 다른 세 가지 데이터 유형으로 변환해야 한다. 마지막으로 아래와 같이 결과를 표시한다.

만약 변환이 의미가 없거나 오버플로우되면, 사용자에게 유형 변환이 불가능함을 알리는 메세지를 표시해라. 숫자 제한 및 특수 값을 처리하기 위해 필요한 모든 헤더를 포함해라.

구현

Ex01

문제

다음 함수들을 구현하자:

uintptr_t serialize(Data* ptr);

이 함수는 포인터를 받아 unsigned integer 형인 uintptr_t로 변환한다.

Data* deserialize(uintptr_t raw);

이 함수는 unsigned integer 인자를 받아 Data형 포인터로 변환한다.

너의 함수들이 예상대로 동작하는지 테스트하는 프로그램을 작성해라.

너는 비어있지 않은(데이터 멤버를 갖고있음을 의미.) Data 구조체를 만들어야 한다.

Data 객체의 주소로 **serialize()**를 사용하고 반환 값을 **deseialize()**에 전달한다. 그 다음, **deserialize()**의 반환값이 원본 포인터와 동일한지 비교한다.

너의 Data 구조체의 파일을 제출하는것을 잊지 말아라.

구현

Ex02

문제

public한 가상 소멸자만 가지는 Base 클래스를 구현해라. Base를 상속받는 A, B, C 클래스를 생성해라.

이 네개의 클래스들은 OCCF로 디자인하지 않아도 된다.

다음 함수들을 구현해라:

Base* generate(void);

A, B 또는 C를 임의로 인스턴스화하고 인스턴스를 Base 포인터로 반환한다. 랜덤 추출을 구현하기 위해 원하는 것을 자유롭게 사용해라.

void identify(Base* p);

void identify(Base& p);

p가 가리키는 객체의 실제 유형("A", "B" 또는 "C")를 출력한다.

이 함수 내에서 포인터를 사용하는 것은 금지된다. typeinfo 헤더를 포함하는것도 금지된다.

모든것이 예상대로 작동하는지 테스트하는 프로그램을 작성해라.

구현

느낀 점

이번 과제는 형변환에 대해 알아보는것이 목표였다. 과제에서 구현하라고 하는것은 꽤나 간단했지만, C++에서는 형변환에 필요한 연산자들이 4개가 존재하고, 그 연산자들의 개념이 좀 어려웠다. 형변환 연산자들을 아직은 적절하게 사용하지는 못하지만, 계속 과제를 해나가면서 익숙해지도록 연습해야겠다.