[C++] Template Summary – 2/3

기본적인 클래스 탬플릿(Class Template)의 정의

template  class Stack_Tpl
{
private:
	int size_;
	int top_;
	T *pMem_;

public:
	Stack_Tpl(int size) : size_(size), top_(-1) {
		pMem_ = new T [size];
	}

	~Stack_Tpl()
	{
		delete [] pMem_;
	}

	void push(T v) 
	{
		pMem_[++top_] = v;
	}

	T pop()
	{
		return pMem_[top_--];
	}
};

위처럼 클래스의 정의와 선언을 동시에 하는 경우도 있지만, 선언과 정의를 분리할 경우에 맴버 함수의 정의는 다음과 같다.

template void Stack_Tpl::push(T v) 
{
	pMem_[++top_] = v;
}

위에서 정의된 클래스 템플릿을 사용하는 방법, 즉 클래스 템플릿을 인스턴스화 하여 템플릿 클래스로 만드는 방법은 아래와 같다.

Stack_Tpl s(10);

참고로, 위처럼 템플릿을 사용하지 않으면 해당 타입의 클래스 템플릿 코드가 만들어지지 않는다. 이때 사용하지는 않지만 해당 타입에 대한 코드를 명시적으로 만들도록 하는 방법은 아래와 같다.

template class Stack_Tpl;

클래스 템플릿의 경우 템플릿의 인자에 타입 이외에 값도 들어갈 수 있는데, 그 경우의 예는 아래와 같다. (비록 예의 기능이 의미가 없음에도 그 문법 자체에 염두해 두길 바란다)

template  class someClass
{
public:
	someClass();
};

template someClass<T, N>::someClass()
{
	T v = N;
}

또한  템플릿의 인자는 기본값을 가질 수 있다는 점을 알아 두어 코드 작성에 융통성을 발휘하길 바란다. 예를 들어 위의 someClass 클래스의 경우를 약간 변형해보면..

template  class someClass
{ ...

기본 템플릿 인자의 경우 함수 템플릿에서는 적용할 수 없다는 점을 염두해 두길 바란다.

[C++] Template Summary – 1/3

이 문서는 제가 개인적으로 템플릿을 이용해 코딩할때 참고할 만한 자료를 기재해 놓은 것입니다. 템플릿에 대한 전반적인 내용이 아닌 정리라는 점을 염두해 주시길 바랍니다.

먼저 함수 템플릿의 예이다. Type에 상관 없이 두개의 인자를 받아 이 중 최대값을 반환하는 함수 템플릿의 정의.

tpl_decl.h 라는 파일안에 다음과 같은 코드를 정의 한다.

template T max_Tpl(T a, T b)
{
    return (a>b)?a:b;
}

typename 대신에 class를 써도 상관없지만, Type이라는 분명한 의미를 제공한다는 점에서 개인적으로 typename을 선호한다. 이 max_Tpl이라는 템플릿 함수는 헤더파일만…. 존재해야한다는 점이… 늘 걸리긴 했지만, 이제 이런 걸림은 그냥 포기하고 받아 들이기로 했다. 구현을 별도의 cpp 파일로 분리하기 위해 export 라는 예약어가 제공된다고 하나.. Visual C++ 2008에서도 예약어로만 선언되어 있을 뿐 아직 구현되어 지원하지 않는다.

위의 max_Tpl이라는 함수의 활용은 아래와 같다.

#include "tpl_decl.h"

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    double max = max_Tpl(100.0, 200.0);

    ...

위의 코드에서 인자가 실수라는 점이 명확하므로 max_Tpl을 간단히 max_Tpl이라고 해도 되나, 템플릿 함수라는 점을 명확하게 하기 위해 을 붙이는 것을 개인적으로 선호한다.

정의한 max_Tpl이라는 함수에 대해 모든 Type에 대해 작동한다고 보장할 수는 없다. 그 하나의 경우로 문자열 타입에 대한 경우인데, 이 경우 문자열 타입에 대해서는 좀더 특별하게 그 구현을 제공해야한다. 그 구현은 마찬가지로 tpl_decl.h 파일에 아래의 코드를 추가한다.

template<> const char* min_Tpl<>(const char* a, const char *b)
{
    return strcmp(a, b)
}

이를 함수 템플릿 특수화라 한다.

Grandma Moses’s Picture

사랑밭새벽편지(http://www.m-letter.or.kr)에서 받은 글귀입니다.

“미국에서 ‘국민 화가’로 불리워지셨던 ‘모지스 할머니'(Grandma Moses 1860~1961)는 놀랍게도 76세 때부터 그림을 그리기 시작해 101세 되던 해 세상과 이별하기 전까지 붓을 놓지 않았습니다.  모지스는 평범한 시골 주부였습니다. 그녀는 작은 농장을 꾸려가며 10명의 자녀를 출산하고 그 중 5명을 잃고 난 후… 그녀는 자수(刺繡)에 푹 빠져 있었습니다. 그러나 72세 때 관절염 때문에 바늘을 들지 못할 지경에 이르렀습니다. 대신 붓을 들었던 것이죠. 우연히 수집가 루이스 칼더가 시골 구멍가게 윈도에 있는 그의 그림을 사 갔고, 이듬해 미술 기획가 오토 칼리어가 그의 그림을 뉴욕의 전시관에 내놓으면서 할머니는 일약 스타가 됩니다. 1949년 해리 트루먼 대통령은 그녀에게 ‘여성 프레스클럽 상’을 선사했고, 1960년 넬슨 록펠러 뉴욕주지사는 그녀의 100번째 생일을 ‘모지스 할머니의 날’로 선포했습니다. 모지스는 시골의 풍경을 그렸으며 그의 화풍은 단순하면서도 밝습니다. 아마 그의 밝은 심성을 반영한 것이 아닐까요?”

그녀의 그림을 한번 감상해 보시죠.

 

폴리곤에 높이를 줘 표현하기

폴리곤에 높이를 줘서 입체적으로 표현하는 방법을 소개합니다. 일단 주어진 폴리곤 데이터는 아래와 같다고 가정을 합니다. 실제 적용된 결과는 높이값을 가진 폴리곤 데이터의 입체화 를 살펴보시길 바랍니다.

이 폴리곤에 일정한 높이값을 주어 아래처럼 표현하는 예를 통해 설명하겠습니다.

높이값을 주어 위의 그림처럼 표현하기 위해 옆면과 윗면을 높이값을 이용해 그려준 것 뿐입니다. 매우 간단하지요.. 끝?

하지만 이렇게 매우 단순하지 않습니다. 처음 폴리곤은 4각형이므로 옆면이 모두 4개인데, 이 4개의 옆면을 우리가 바라보는 시선 거리 중 긴것 순서대로 그려줘야 입체적으로 보입니다. 하지만 이것도 문제가 있습니다. 즉, 4개의 면이 모두 보이는게 아니고, 위의 경우는 딱 2개만 보입니다. 즉, 속도 효율성을 위해서 보이는 옆면만을 그리되, 그리는 순서는 시선의 거리가 긴것을 먼저 그려야 합니다. 시선의 거리가 길다라는 의미는 쉽게 말해.. 멀리 있는 옆면을 먼저 그려야한다는 것입니다.

결국 절차는 아래와 같습니다.

  1. 폴리곤을 구성하는 옆면들 중에 보이는 옆면만을 골라 낸다.
  2. 골라낸 옆면 중에 멀리 있는 것부터 순서대로 그린다.
  3. 마지막으로 윗면을 그린다.

먼저 옆면중에서 보이는 면만을 골라 내는 방법은.. 일단 시선축이라는 것을 정의해야 합니다. 시선축은 폴리곤을 구성하는 좌표 중에서 가장 작은 y값을 가진 좌표를 지나는 x축과 평행한 선분입니다.

위의 예 같은 경우는 아래의 그림처럼 시선축(빨간색 선)을 정의할 수 있습니다.

이제 다음으로 폴리곤을 구성하는 각 선분(위의 예는 4개의 선분)에 대해 그 선분의 중점과 시선축과 수직선을 그려 봅니다. 이 수직선을 시선방향선이라고 하겠습니다. 아래의 그림이 폴리곤을 구성하는 하나의 선분(빨간색)의 중심점에서 시선축으로 시선방향선을 그려본 것인데.. 폴리곤을 구성하는 4개의 선분 중에서 2개와 교차하는 것을 알 수 있습니다.

하지만 여기서 중요한 예외 사항이 있는데.. 그것은 처음 기준이 되는 폴리곤을 구성하는 선분과의 중점과 시선축과의 거리(SL)이 선분을 구성하는 시작점이나 끝점과 시선축과의 거리보다 작다면 시선방향선과 교차하지 않는다고 가정을 합니다. 결과적으로 위의 경우는 시선방향선이 2개의 선분과 만나지만 1개만 만나는 것이 됩니다.

아래는 나머지 3개의 선분에 대한 시선 방향선을 표시한 그림들입니다.

시선방향선과 만나는 선분이 2개인 경우
시선방향선과 만나는 선분이 2개인 경우
시선방향선과 만나는 선분이 1개인 경우(예외로 인해 1개의 교차점은 제외)

이를 토대로, 유추를 해보면.. 교점의 수가 홀수인 경우가 보이는 옆면이고 짝수인 경우는 않보이는 옆면이라는 것을 알 수 있습니다.

이제 보이는 옆면을 고르는 것은 끝났고, 두번째 절차인 골라낸 옆면 중에 멀리는 있는 것부터 그리는 것은 골라낸 옆면에 대해 거리값, 위의 설명에서 SL의 값을 이용해 내림차순으로 정렬하여 정렬된 순서대로 옆면을 그리면 됩니다.

그리고 마지막 세번째 절차는 단순히 기존의 폴리곤을 y축으로 높이 값만큼 올려 그려주기만 하면 됩니다.

이해가 되셨는지 모르겠습니다. 이해가 되지 않는 부분에 대해서는 댓글을 통해 물어보시길 바랍니다.