OOP 실습하며 이해하기.1

클래스, 템플릿, 컨테이너, 반복자, 맵, Solid원칙, 스마트 포인터 등등 너무 많은 정보가 머리에 한번에 들어오니깐 내가 이것을 이해하고 있는것인지 아니면 추상적으로 머리에 용어만 들어가 있는것인지.. 우선 개념은 아리송하게 알 것 같은데 막상 코드로 어떻게 들어가는지 전혀 모르겠어서 너무 답답했다. 이럴땐 예제를 보면서 무작정 따라하며 배우는게 깨닫는게 있을거라는 마음에 무작정 각 개념들이 적용된 코드들을 찾아보았다. 그리고 무작정 따라하면서 이해하는게 좋을 것 같다고 판단했다. 종국에는 자유롭게 내가 원하는 작은 프로젝트를 만들 수 있는데 까지 빠르게 가는 것이 목표이다.

일단 첫 예제이다.
템플릿, map이 적용된 작은 예제를 한줄 한줄 이해하려고 하며 무작정 따라 적어보았다. 이해하는데만 하루 절반을 쓸 정도로 매우 오래 걸렸다.. 우선 범위 기반 for문, 함수뒤에 붙는 const, static.cast 명시적 형변환, map의 활용을 조금은 이해할 수 있었다.. 눈이 빠질것 같지만 그래도 조금씩 이해를 할 수 있는 것같아 기쁘다.

점점 이해에 가속이 붙을 수 있도록 많은 코드를 보고 실습을 해봐야겠다.

코드 설명란은 실습하면서 공부하며 제가 이해한 내용을 바탕으로 막 적은거라 오류가 있을 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <vector>
#include <iomanip>

// 1. 학생 정보를 담는 클래스
class Student {
private:
    std::string name;    // 이름
    int id;              // 학번
    std::vector<float> grades; // 성적 리스트

public:
    Student() : name("Unknown"), id(0), grades() {}
    
    // 생성자
    Student(const std::string& name, int id, const std::vector<float>& grades)
        : name(name), id(id), grades(grades) {
    }

    // 학번 반환
    int getId() const {
        return id;
    }

    // 이름 반환
    std::string getName() const {
        return name;
    }

    // 성적 리스트 반환
    std::vector<float> getGrades() const {
        return grades;
    }

    // 성적 리스트 수정
    void setGrades(const std::vector<float>& newGrades) {
        grades = newGrades;
    }

    // 학생 정보 출력
    void displayInfo() const {
        std::cout << "Name: " << name << ", ID: " << id << ", Grades: ";
        for (float grade : grades) {
            std::cout << grade << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
};

// 2. 템플릿 함수: 평균 계산
template <typename T>
float calculateAverage(const std::vector<T>& values) {
    T sum = 0;
    for (const T& value : values) {
        sum += value;
    }
    return static_cast<float>(sum) / values.size();
}

// 3. 메인 프로그램
int main() {
    // 학생 관리 컨테이너 (학번 -> 학생 객체)
    std::map<int, Student> studentMap;

    // 학생 추가
    studentMap[101] = Student("Alice", 101, { 85.0, 90.5, 78.0 });
    studentMap[102] = Student("Bob", 102, { 92.0, 88.5, 79.0 });
    studentMap[103] = Student("Charlie", 103, { 76.5, 80.0, 85.5 });

    // 학생 정보 출력
    std::cout << "All Students:" << std::endl;
    for (const auto& pair : studentMap) {
        pair.second.displayInfo();
    }

    // 특정 학생 검색 (학번으로)
    int searchId = 102;
    std::cout << "\nSearching for student with ID " << searchId << "..." << std::endl;
    if (studentMap.find(searchId) != studentMap.end()) {
        studentMap[searchId].displayInfo();
    }
    else {
        std::cout << "Student with ID " << searchId << " not found." << std::endl;
    }

    // 특정 학생 성적 수정
    std::cout << "\nUpdating grades for student with ID 102..." << std::endl;
    if (studentMap.find(searchId) != studentMap.end()) {
        studentMap[searchId].setGrades({ 95.0, 88.0, 84.0 });
        studentMap[searchId].displayInfo();
    }

    // 전체 학생 성적 평균 계산
    std::cout << "\nCalculating average grades for all students: " << std::endl;
    for (const auto& pair : studentMap) {
        const Student& student = pair.second;
        float avg = calculateAverage(student.getGrades());
        std::cout << "Student " << student.getName() << " (ID: " << student.getId()
            << ") Average: " << std::setprecision(2) << std::fixed << avg << std::endl;
    }

    return 0;
}

코드 설명

• grades를 () 로 초기화한 이유
  grades()는 vector<float>의 기본 생성자를 호출하는 코드이다. vector는 기본적으로 비어있는 상태로 초기화된다. 즉, grades()는 빈vector<float>를 생성하는 것과 같다.

• 매개변수를 받는 생성자가 있음에도 기본생성자를 두는 이유는 map 때문이다. map 과 같은 STL 컨테이너가 객체를 내부적으로 복사하거나 기본 생성자를 호출하는 경우가 있기 때문.
  map과 같은 STL 컨테이너는 데이터를 관리할 때 다음과 같은 동작을 한다.

  • 내부적으로 기본 생성자를 호출해 빈 객체를 생성한 후, 데이터를 추가하거나 수정한다.
  • 어떤 경우에는 객체를 복사하거나, 초기값 어이 생성하는 작업이 필요하기 때문에 기본생성자가 없으면 컴파일 오류가 난다.

• int getId() const{return Id;}

  • 굳이 바꾸지도 못하는 변수인데 왜 함수를 선언하지 라고 생각 할 수 있지만 '읽기 전용'으로 쓰기 위해서이다. main 실행문에서 id값을 읽어야되는 경우가 있기 때문에 선언한 것.
  • 함수 뒤, 스코프{}로 들어가기전에 const가 있는 것을 볼 수있는데 객체의 상태를 변경하지 않음을 보장하는 키워드 이다. 멤버 변수를 변경하지 않는다.

• void setGrade(const vector<float> newGrades) { grades = newGrades; }

  • 위의 함수와 헷갈릴 수 있다. '아니 변수 못 바꾼다고 했지 않았나?' 이건 매개변수의 값을 상수로 하겠다는 것이다. grades는 setGrade함수 내에서 자유롭게 변경 가능하다. 여기서도 중요한점은 grades멤버 변수가 private내에서 선언되었음에도 변경가능하다는 것이다. 여튼 여기서는 매개변수로 오는 newGrades만 수정이 불가능하다.

• for (float grade : grades) { ~ }

  • 범위 기반 for문이다. 당황하지말자. grades 는 vector<float> 형태의 컨테이너이다.
  • 여기서 grade('s'없음)는 grades 벡터의 각 요소를 순차적으로 하나씩 받아오는 변수이다.
  • grade는 grades의 현재 요소를 복사한 값이 된다.
  • grades 배열의 첫 번째 요소부터 마지막 요소까지 순차적으로 grade 값에 대입한다.
  • 그 값으로 실행문이 반복적으로 실행된다.

• 템플릿은 따로 정리해놔서 pass, 굳이 언급하자면 만약 특수화를 하려면 template <>를 써야한다. calculateAverage 함수에서 알게된건 static_cast 이다. 깊게 들어가면 복잡하지만 일단 '임시적인 형 변환' 이라고 생각하면 된다. sum은 T타입으로 계산되지만 결국 static_cast<float>에 의해 임시적으로 floa로 변환 된다. 따라서 return값은 float / int 이므로 무조건 float 값을 반환한다.

• const auto는 변수의 자료형을 자동으로 추론하겠다는 것이다. 그리고 이후 자료형을 변경할 수 없다고 하는것. 주로 변수 선언할 때 많이 사용하고 매개변수에도 사용이 가능하나 C++14부터 사용 가능하다.

• setprecision(자릿수), fixed는 헤더파일 <iomanip>로 사용 가능해지며 setprecision만 있으면 정수+소수의 총 자릿수만큼, fixed와 같이 쓰면 소수의 자릿수만큼 표기해준다.

• studentMap이 map(int, Student) 형이므로 studentMap의 각 요소는 pair<const int, Student> 형태이다.

  • for (const auto& piar : studentMap)에서 pair는 studentMap의 각 요소를 참조한다. 이때 pair는 pair<const int, Student>의 참조이다.
  • pair.first는 studentMap의 키(int 타입)이고, pair.second는 값(Student 타입)이다. const가 붙어 있으므로 pair를 통해 값을 수정할 수 없으며, 읽기전용이다.(Read only!)