SUKJOON OH

Observer, learner, dreamer.

[_jcode mini-project] JString Design(2)

JString(1) 문자열 관리는 어떻게?

본격적으로 문자열 디자인을 해 봅시다. 결론적으로 C 스타일의 문자열로 관리합시다. char형 배열입니다.

std::string 멤버로 관리할 수야 있겠다만 이건 너무 양아치입니다. 애초에 잘 만들어진 인터페이스가 있으니 디자인 측면에서는 할 게 없어집니다. 따라서 C 스타일의 문자열 멤버를 관리하는 형태로 가는 거로 합시다. 그리고 목표는 std::string 에서 지원하는 동작들을 대부분 지원하는 방향으로 하겠습니다.

그러면 여러 가지가 필요합니다. std::string 레퍼런스를 보면,

(이미지)

reference

지원하는 메서드만 봐도 이만큼이 있습니다. 이름은 같은 것을 쓰는 것으로 하고 중요한 메서드만 지원하는거로 하겠습니다. 물론 동작은 같게 만들어봅시다. 우선 clear, insert, erase, push_back, pop_back, compare, replace 정도로만 정합시다.

그러면 선언부터 해 보면,

악! 제가 작성했지만 지금 보니 너무 많습니다. 보기 쉽게 클래스 다이어그램으로 보면,

reference

100%는 아니지만 std::string 클래스를 따라하려고 노력했습니다. 여기서 확인할 것은 연산자 오버로딩 부분입니다.

또 한번 강조하지만 C++은 모든 것이 타입입니다. 하나의 타입을 구성하기 위해서는 객체 하나를 생성한다고 되는 것이 아닌, 인스턴스에 대한 연산도 필요합니다. 단적인 예로 std::string의 경우는,

대입이나,

someString = "";

문자열 연결을 단순히 + 연산자로 이어 붙이는 경우,

someThing = TheString + existingThing“;

도 지원해주어야 합니다. 연산자 오버로딩은 조금 뒤에 보도록 하고, 메서드부터 하나씩 추가 하도록 합시다.

JString(2) 인스턴스 초기화, 쉽게 쉽게

JString은 다음과 같이 선언하고 싶습니다. 쉬운 사용을 위해 아래와 같이 쓰면 됩니다. 그러려면 생성자를 몇 개 디자인해야 겠네요. 세 번째 줄 부터 사용하려면 복사 생성자도 만들어야겠습니다.

JString ExampleStr;
JString ExampleStr("Hello world!!");

JString ExampleStr2(ExampleStr);
JString ExampleStr2 = ExampleStr;

우선 멤버 선언부터 합시다. C 스타일 문자열 관리이니 char* 형 변수가 하나 필요할 테고, 문자열 길이에 따른 메모리 관리를 위해 크기를 나타내는 변수가 필요합니다. 간단간단하게 갑시다. 그려면,

class JString {
private:
	size_t Length;
	
	char* Buffer; // Practical storage use.

멤버는 저렇게 되니,

public:
	// ctor
	explicit JString();
	explicit JString(const char*);
	JString(const JString&); // copy ctor
	JString(const JString&&); // move semantic
	
	// dtor
	virtual ~JString();

위와 같이 작성할겁니다. explicit은 뭐 ‘암시적으로 형변환을 하지 말거라’라는 뜻이고, 조잡해서 그럴 일은 없겠지만 혹시 모를 확장을 대비해 destructor는 virtual로 선언해 줍니다.

생성자를 디자인할 때도 여러 가지 변수를 고려해야 합니다. 우선, ① 인자가 없을 때의 초기화는 어떻게 할 것인가? C 스타일의 문자열이면 char형의 배열 형식입니다. 포인터를 선언해 두었으니 그 자리에다가 동적 할당을 하겠다는 의미입니다. 따라서 우선 인자가 없이 선언하는 경우는 아래와 같이 nullptr을 먹여줍시다. 만일 Buffer 값이 nullptr(GND로 묶어놓는다면)라면 동적할당이 되어있지 않다는 이야기이니까요.

// JString class
// Author : SukJoon Oh, KTMO-CELL S/W Support
// over C++11 please.

// constructor
_jcode::JString::JString() : Length(0), Buffer(nullptr) {
	PRINT_FUNCTION_CALL("JString::JString()");
}

그러면

JString ExampleStr;

과 같이 불러올 때면 멤버는 {0, nullptr}으로 초기화 되어 있을 겁니다. (이하에서는 멤버를 {Length, Buffer} 형식으로 표기합니다.)

좋습니다. 두 번째 경우를 생각해 봅시다. ② 인스턴스를 하나 생성함과 동시에 어떠한 문자열을 들고 있도록 하고 싶습니다. 이것도 크게 어렵지는 않습니다. 문자열을 하나 받아서 크기를 재고, 동일한 크기만큼 동적할당을 한 후 복사하여 들고 있도록 하면 됩니다. 구현은 아래와 같습니다.

_jcode::JString::JString(const char* argStr) {
	PRINT_FUNCTION_CALL("JString::JString(const char*)");
	// PRINT_LOG(argStr);
	
	Buffer = (Length = std::strlen(argStr)) != 0 ? (char*)malloc(sizeof(char) * (Length + 1)) : nullptr;

	if (Buffer != nullptr)
		std::memcpy(Buffer, argStr, (Length + 1) * sizeof(char));

	update();
};

202번째 줄에서 받은 문자열의 길이가 0보다 크다면 동적 할당을 해 주어야 됩니다. 여기서는 std::strlen() 함수를 빌려 씁시다. std::strlen()은 문자열의 길이를 반환하는 함수입니다. C 스타일 배열의 문자열 종료 ‘/0’값은 무시합니다. 우리는 그 종료값도 유의미한 값이므로 그 크기보다 1이 큰 배열을 만들고 Buffer에 동일한 크기만큼 값을 복사합니다. std::memcpy()를 씁시다.

마지막에 update() 함수가 보입니다. 요 놈도 별 것 아닙니다. JString이 관리하는 문자열의 크기가 변동이 생기는 경우 update() 함수를 호출하여 Length 멤버를 업데이트 시킵니다. private으로 선언해 두고 구현은 아래와 같습니다.

void _jcode::JString::update() noexcept {
	
	Length = std::strlen(Buffer);
};

그러면

JString ExampleStr("Hello world!!");

과 같이 이용할 수 있습니다. 원래라면 여기서 마치려고 했습니다만 조금 더 욕심이 생깁니다. 이렇게도 써 보고 싶습니다.

JString ExampleStr;
ExampleStr = "Hello world!!";

사용이 훨씬 더 직관적이고 쉽습니다. 그러려면 대입 연산자를 정의해야합니다. 정의합시다.

const JString& operator =(const JString&) noexcept;
const JString& operator =(const char*) noexcept;

이제 조금 C++스러워져 갑니다. 이래야 C++ 답다고 할 수 있습니다. 우리가 볼 것은 174번 줄 놈입니다.

const JString& operator =(const char*) noexcept;

C++에서는 한 클래스에 대한 연산자도 정의할 수 있는데, 함수 형태로 정의합니다. 연산자에 대한 키워드는 operator를 쓰며 함수형태로 위와 같이 선언합니다. 형태는 동일하게

[반환값]operator[overload 할 연산자][인자]

입니다.

호출하는 경우는 아래 두 줄, 161번과 162번이 동일한 효과를 냅니다.

_jcode::JString TryWhat;

TryWhat = "Try this!!";
TryWhat.operator=("Try this!!");

앞의 객체가 멤버 operator를 부르는 놈이 되고 연산자 뒤에 오는 피연산자가 인자로 들어갑니다.

"Try" = TryWhat;

조금 이상하지만 이런식으로 부르면 호출이 되지 않을 것입니다. 이런 경우는 전역 함수로 인자를 두 개 설정해 주어야 합니다. 아래와 같이요.

const JString& operator =(const char*, const JString&) noexcept;

이번 프로젝트에서는 이러한 전역 함수는 일단 고려하지 않는 거로 합시다. 다시 돌아가서 세 번째 경우를 생각해 보도록 합니다.

③ 자신과 동일한 타입인 JString을 인자로 받아 초기화 하는 경우가 있을겁니다. 그러면 간단합니다. JString형을 인자로 받으면 됩니다. 그런데 일반적인 JString형을 인자로 넣을 수는 없습니다. 그렇게 되면 인자를 가져갈 때 복사를 하기 때문에 부담이 됩니다. 따라서 레퍼런스(reference)로 가져갈 겁니다. 이러한 특별한 생성자를 복사 생성자라고 부릅니다.

_jcode::JString::JString(const JString& argJStr) {
	PRINT_FUNCTION_CALL("JString::JString(const JString& argJStr)");

	if (argJStr.Buffer != nullptr) {
		
		Length = argJStr.Length;

		this->Buffer = (char*)malloc(sizeof(char) * (Length + 1)); // first allocate,
		std::memcpy(Buffer, argJStr.Buffer, (Length + 1) * sizeof(char)); // copy that.

	} else
		this->Buffer = nullptr;
};

내용은 동일합니다. 어차피 동일한 타입이므로 안에 Buffer 멤버가 있을 것이고, 그렇다면 Buffer가 동적할당 되어 있는 상태, 즉 문자열을 인자로 받는 생성자를 호출한 상태면 그 안의 내용물의 크기만큼 동적할당 후 복사해버리면 됩니다. 만일 기본 생성자 (default constructor)를 호출하여 동적 할당이 되어있지 않다면 복사할 내용물이 없으므로 nullptr로 묶어 버립니다.

여기까지 되었다면 다음과 같은 코드가 성공적으로 작동할 겁니다.

JString ExampleStr;
  JString ExampleStr("Hello world!!");
  JString ExampleStr2(ExampleStr);
  JString ExampleStr2 = ExampleStr; // Copy constructor called.

파괴자(destructor)는 더욱 더 간단할 겁니다. 동적할당 되어 있다면 해제하면 되고, 그게 아니라면 그냥 내버려 두면 됩니다. 구현은 아래와 같습니다.

// destructor
_jcode::JString::~JString() {
	PRINT_FUNCTION_CALL("JString::~JString()");

	if(Buffer != nullptr)
		free(Buffer); // Memory free!!

	else
		PRINT_NORMAL_MSG("Not allocated.");
};

필자는 공군 작전정보통신단 체계개발실에서 복무(‘17~’19)하였습니다. 이 포스트는 작전정보통신단 병사 프로그래밍 동아리(LINK) 에서의 활동을 바탕으로 작성한 내용입니다.

다음 포스트: JString Design[3]

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