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모던 C++

개요

C++ 는 다음의 전처리, 컴파일, 링크의 3가지 과정을 거쳐서 프로그램을 빌드합니다.

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전처리기는 컴파일되기 전에 소스 코드에서 식별자 부분을 대체 목록으로 치환시켜 주거나, 특정 조건에 맞게 코드 블록을 포함시켜 줍니다.

하지만, 전처리기는 뜻하지 않게 타입 안전성을 해칠 수 있고, 이름 충돌로 인한 오류 발생 확률도 높기 때문에 사용하지 않는게 좋습니다. 특히, #define 상수나 #define() 함수는 상수 개체, 열거형, 인라인 함수, typedef 로 사용하시는게 좋습니다.

항목 내용
#define 상수 식별자를 대체 목록으로 치환함
#define() 함수 인자들을 대체 목록에 반영하여 치환함
#undef #define 정의를 취소함
defined() 주어진 식별자가 #define 되었는지 검사함
#if if 제어문과 유사.
조건이 참이면 해당 코드 블록 포함
#elif else if 제어문과 유사.
조건이 참이면 해당 코드 블록 포함
#ifdef 주어진 식별자가 #define 되었으면 해당 코드 블록 포함
#ifndef 주어진 식별자가 #define되지 않았으면 해당 코드 블록 포함
#else #if, #elif, #ifdef, #ifndef가 아닌 경우 해당 코드 블록 포함
#endif #if, #elif, #ifdef, #ifndef, #else의 끝
#include 파일 포함
#line __LINE__과 __FILE__ 강제 지정
__LINE__ 현재 파일의 줄번호,
혹은 #line으로 지정한 줄번호
__FILE__ 현재 파일명,
혹은 #line으로 지정한 파일명
#error 메시지를 표시하고 컴파일 종료
#warning 메시지를 표시하고 컴파일 진행
#pragma 비표준 컴파일러 동작

매크로 상수

주어진 식별자를 대체 목록으로 치환합니다. 흔히 정수형 상수, 실수형 상수, 문자열 상수에 이름을 붙이거나 타입의 별칭을 작성하기 위해 사용합니다.

하지만, 단순 치환이기 때문에 뜻하지 않게 타입 안전성을 해칠 수 있고, 이름 충돌로 인한 오류 발생 확률도 높기 때문에 사용하지 않는게 좋습니다.

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#define SUNDAY 0 // (△) 비권장. enum Val {Sunday, Monday, Tuesday}; 가 낫다
#define MONDAY 1
#define TUESDAY 2

#define PI 3.14 // (△) 비권장. const double g_Pi = 3.14;가 낫다.
#define WELCOM "Hello World" // (△) 비권장. const char* g_Welcome = "Hello World";가 낫다.
#define LOGICAL int // (△) 비권장. typedef int Logical; 이 낫다.

EXPECT_TRUE(SUNDAY == 0);
EXPECT_TRUE(MONDAY == 1);   
EXPECT_TRUE(TUESDAY == 2);    

EXPECT_TRUE(PI == 3.14);   
EXPECT_TRUE(WELCOM == "Hello World"); 
EXPECT_TRUE(typeid(LOGICAL) == typeid(int));

보다는, 열거형, 상수 개체, typedef를 사용하는게 좋습니다.

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class Week {
public:
    enum Val { // (O) 매크로로 치환된 정수가 아닌 Week::Val 타입으로 코딩계약을 할 수 있습니다.
        Sunday, 
        Monday, 
        Tuesday,
    };
};
const double g_Pi = 3.14; // (O) 타입에 기반한 코딩 계약이 가능합니다.
const char* g_Welcome = "Hello World"; // (O) 타입에 기반한 코딩 계약이 가능합니다.
typedef int Logical; // (O) 타입에 기반한 코딩 계약이 가능합니다.

Week::Val week = Week::Monday;
EXPECT_TRUE(week == Week::Monday);
EXPECT_TRUE(g_Pi == 3.14);   
EXPECT_TRUE(g_Welcome == "Hello World"); 
EXPECT_TRUE(typeid(Logical) == typeid(int));

매크로 상수 치환은 묻지도 따지지도 않고 수행되기 때문에, 다음과 같이 헤더 파일에 #define을 사용하면 동료들이 미칠 수 있습니다. 그러니 꼭 중복되지 않을 만한 식별자로 작성하세요.(대문자 처럼요. 매크로 대문자 참고)

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#define public private 
#define class enum
#define GetData 
#define std hello 
#define GetObject // 이건 정말 WindowAPI 에 있음
#define GetForm // 이것도 정말 WindowAPI 에 있음

define 개행

#define은 한줄로 작성하여야 하나, 너무 긴 경우 \로 개행하여 작성할 수 있습니다.(이때 \뒤에 어떤 공백도 없어야 합니다.)

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// 개행으로 f 함수 매크로문 정의
#define LONGFUNC int f(int x) { \
    return x + x;               \ 
}

// f 함수를 정의함
LONGFUNC;  

int val = f(3);
EXPECT_TRUE(val == 6);

매크로 함수

매크로 함수는 인자들을 대체 목록에 반영하여 치환합니다. 함수라고는 하지만 단순 치환입니다.

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#define SQUARE(x) x * x // (△) 비권장. 인자와 코딩 계약이 안됩니다.

EXPECT_TRUE(SQUARE(2) == 4); // 2 * 2

문제 없어 보일 수도 있겠으나, 수식을 인자로 입력하면 단순 치환에 따라 연산 우선 순위가 꼬여 엉뚱한 결과가 나올 수 있습니다.

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EXPECT_TRUE(SQUARE(1 + 1) == 3); // (X) 오동작. 연산자 우선 순위가 꼬였습니다. 1 + 1 * 1 + 1

이를 해결하는 방법으로 대체되는 인자에 괄호를 사용하는 방법이 있기는 합니다.

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#define SQUARE(x) (x) * (x) // (△) 비권장. 연산 우선 순위는 해결됐지만, 여전히 인자와 코딩 계약이 안됩니다.
EXPECT_TRUE(SQUARE(1 + 1) == 4); // (1 + 1) * (1 + 1)

연산 우선 순위를 해결했다고 하더라도, 여전히 인자 타입에 따른 코딩 계약은 할 수 없습니다. 그러니, 코딩 계약과 디버깅 편의를 위해 인라인 함수를 사용하는게 좋습니다.

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 inline int Square(int x) { return x * x;} // (O) 인자 타입에 따른 코딩 계약, 디버깅 용이

매크로 함수 특수 기능

매크로 함수에서는 하기의 특수 기능이 있습니다.

항목 내용
# 인자를 문자열 상수 리터럴로 변경
## 인자를 연결 
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#define MAKE_STRING_LITERAL(x) #x
EXPECT_TRUE(MAKE_STRING_LITERAL(Hello World) == "Hello World"); // 문자열로 변경됨

#define MAKE_FUNCTION(prefix, functionName, a) int prefix##functionName() {return a;}
MAKE_FUNCTION(g_, Func, 10); // g_Func 이름의 함수를 정의함
EXPECT_TRUE(g_Func() == 10); // g_Func 호출

(C++11~) 가변 인자를 활용한 가변 매크로가 추가되어 C언어와의 호환성이 높아졌습니다.

#undef

기존에 정의된 #define을 제거합니다.

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#define PI 3.14
EXPECT_TRUE(PI == 3.14); // (O)

#undef PI // 제거됩니다.
EXPECT_TRUE(PI == 3.14); // (X) 컴파일 오류

조건부 컴파일

조건부 컴파일을 이용하면, #define으로 정의한 식별자의 존재 유무나 조건에 따라 코드 블록을 포함시킬 수 있습니다. 멀티플랫폼 환경을 지원할 때는 유용할 수도 있지만, 코드 분석을 어렵게 하므로 최소화해야 합니다.

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#define MY_DEBUG // MY_DEBUG 정의 유무만 알면 되므로 꼭 대체 목록을 작성할 필요 없음

int status = 0;
#if defined(MY_DEBUG)
    status = 1;
#else 
    status = 2;
#endif

EXPECT_TRUE(status == 1); // MY_DEBUG가 정의되어 1

__cplusplus

C++ 인지 확인 하거나, C++ 버전을 확인합니다. C++ 버전별로 호환되는 코드를 작성할때 사용합니다.

버전값은 표준화가 된 년월(YYYYMM)로서 다음과 같습니다.

항목 내용
C++98 199711L
C++98 TR1 199711L
C++11 201103L
C++14 201402L
C++17 201703L
C++20 202002L 
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#ifndef __cplusplus
    #error C++ is required    
#elif 202002L <= __cplusplus
    // C++20 이상인 코드
#elif 201703L <= __cplusplus
    // C++17 이상인 코드
#elif 201402L <= __cplusplus
    // C++14 이상인 코드    
#elif 201103L <= __cplusplus
    // C++11 이상인 코드        
#else
    // C++98
#endif

#include

헤더 파일을 포함합니다. 마치 #include위치에 대상 파일이 코딩된 것처럼 만들어 줍니다.

항목 내용
#include <> 컴파일러에 지정된 포함 경로에서 찾음.
주로 C++언어 헤더 파일 포함시 사용
#include “” 컴파일 중인 경로에서 찾고, 없으면 <> 경로에서 찾음.
주로 사용자 헤더 파일 포함시 사용

(C++17~) __has_include가 추가되어 #include 하기 전에 파일이 존재하는지 확인할 수 있습니다.
(C++20~) 모듈이 추가되어 전처리 사용 방식을 개선하여 컴파일 속도를 향상시키고, #include 순서에 따른 종속성 문제, 선언과 정의 분리 구성의 불편함, 기호 충돌 문제를 해결했습니다.

__LINE__, __FILE__, #line

__LINE__과 __FILE__은 줄번호와 파일명을 나타내는 미리 지정된 매크로 입니다. 디버깅시 현재 라인수와 파일명을 표시할 수 있습니다.

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// Line Number:118 Filename:C:\XXX\XXX.cpp
std::cout << "Line Number:" << __LINE__ << " Filename:" << __FILE__ << std::endl;

#line은 해당 줄번호와 파일명을 강제로 변경해 줍니다.

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#line 1234 "test.cpp" 
std::cout << "Line Number:" << __LINE__ << " Filename:" << __FILE__ << std::endl;  // Line Number:1234 Filename:test.cpp

(C++20~) source_location이 추가되어 파일명, 줄번호, 칼럼번호, 함수명등의 정보를 제공합니다.

#error, #warning

#error와 #warning은 조건부 컴파일시 OS 환경이나 컴파일러 환경이나 라이브러리 환경을 검사하고, 컴파일을 중단(#error)시키거나 계속 진행(#warning)시킵니다.

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#define OS_WIN
#ifndef OS_WIN
    #error "Only Windows."
#endif

#pragma

비표준 컴파일러 확장 기능입니다. 컴파일러마다 지원 여부는 다를 수 있으니 컴파일러 설명서를 참고해야 합니다.

(C++11~) attribute가 추가되어 컴파일러에게 부가 정보를 전달하는 방식을 표준화 했습니다.

#pragma once

헤더 파일을 1회만 포함시킵니다.(인클루드 가드 참고)

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// 헤더 파일에서
#pragma once // 1회만 포함시킴
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#pragma pack

컴파일러는 클래스나 구조체의 멤버 변수를 할당하는데 있어, 메모리 접근 편의를 위해 메모리 정렬(Memory Alignment) 을 합니다.(개체 크기와 메모리 정렬 참고)

다음 코드는 메모리 정렬을 수행하여, char(1byte) + 패딩(3byte) + int(4byte) = 8byte가 됩니다.

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class T {
    char m_Char; // 1byte. 3byte 패딩
    int m_Int; // 4byte
};

EXPECT_TRUE(sizeof(T) == 8);

#pragma pack을 이용하면, 메모리 정렬 byte 크기를 조정할 수 있어 메모리 낭비를 줄일 수 있습니다.(다만 메모리 접근 속도는 저하됩니다.)

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#pragma pack(push, 1) // 메모리 정렬을 1byte 단위로 설정      
    class T {
        char m_Char; // 1byte 
        int m_Int; // 4byte
    };

    EXPECT_TRUE(sizeof(T) == 5); // 1 + 4 = 5byte
#pragma pack(pop) // 메모리 정렬 설정 원복

(C++11~) alignas() 와 alignof()가 추가되어 메모리 정렬 방식을 표준화 됐습니다.

#pragma warning

컴파일러의 경고 처리 방법을 설정합니다.

항목 내용
default 기본값으로 재설정
disable 지정한 경고 무시
error 지정한 경고를 오류로 처리
once 지정한 경고의 메시지를 한번만 표시 
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#pragma warning(push)
#pragma warning(disable : 4507; once : 4385; error : 164)
#pragma warning(disable : 4508)
#pragma warning(disable : 4509)

코드들...

#pragma warning(pop) // #pragma warning(push) 때의 상태로 전환

#pragma comment(lib, “libname”)

링커가 검색해야할 라이브러리 이름을 지정합니다.

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#pragma comment(lib, "kernel32")
#pragma comment(lib, "user32")

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