[C++] 그치만 이렇게라도 하지 않으면 iostream이 아닌 나에겐 관심도 주지 않는걸(분리 컴파일)

분리 컴파일은 C++ 프로그램을 여러 파일로 나누어서 컴파일 한 후, 하나의 링크로 합치는 개발 방식 중 하나이다. 분할 컴파일이라고 더 많이 부르는 것 같던데 일단 나는 분리 컴파일로 배웠다. 처음 배울 때는 굳이...라는 생각이 강하게 들었지만, 여러 사람이 동시 작업하기에도 유용하고 코드가 길어질 때 어떤 파일인지 파악하기도 쉽다. 모듈화의 일종이라 생각해도 좋을 것 같다. 

 

분리 컴파일은 크게 세 개의 파일로 나뉜다. 간단한 계산기 프로그램과 함께 살펴보자

 

1. 헤더 파일(Calculator.h)

 #ifndef CALCULATOR_H
 #define CALCULATOR_H
 
 class Calculator {
 private:
	 double result;
 public:
 	Calculator();	//기본 생성자
 	Calculator(double initial);	//매개변수 생성자
    
 	void add(double value);
 	void subtract(double value);
 	void multiply(double value);
 	void divide(double value);
    
 	double getResult() const;
 	void clear();
 	void display() const;
 };
 
 #endif

함수 이름만 대충 던져놓고 유기하는 간악한 행위가 아니다. 헤더 파일은 실제로 단순히 클래스 선언 및 함수의 기본형만 선언하는 곳이다. 기본 뼈대를 잡아 놓는 장소로 이해하면 좋다. ifndef가 뭔데 씹덕아는 뒤에서 설명하겠다...

2. 구현 파일(Calculator.cpp)

 #include "Calculator.h"
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 Calculator::Calculator() : result(0.0) {}//초기화
 Calculator::Calculator(double initial) : result(initial) {}//입력 값으로 초기화
 
 void Calculator::add(double value) {
 result += value;}
 void Calculator::subtract(double value) {
 result -= value;}
 void Calculator::multiply(double value) {
 result *= value;}
 void Calculator::divide(double value) {
 if (value != 0) result /= value;
 else cout << "0으로 나누기 불가" << endl;
 }
 
 double Calculator::getResult() const {
 return result;}
 void Calculator::clear() {
 result = 0.0;}
 void Calculator::display() const {
 cout << result << endl;}

구현은 이곳에서 이루어진다. 맨 처음에 #include 헤더 파일을 통해 참조하게 만들어준 후, 구체적으로 클래스 및 함수의 내용물을 채워주자. 여기에서는 하나의 구현 파일만 존재하지만, 여러 구현 파일이 존재할 때에도 각 구현 파일은 다른 구현 파일과 독립적으로 컴파일된다. 이 점에서 속도 최적화/모듈화/협업 효율성 등의 장점이 드러나게 되는 것이다.

구현 파일이 컴파일된 결과물은 목적 파일로 작용한다. 일반적인 윈도우에서는 .obj로 보면 된다. 이 시점에서 목적 파일은 기계어로 번역된 상태이며, 실행 직전 단계에 와있다. 

 

3. 메인 파일(main.cpp)

#include "Calculator.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
	Calculator mycalc;
    
    마음대로 사용합시다...
    
	return 0;
}

유의할 점은 여기에서 여러 파일들이 합쳐지는 것이 아니라, 컴파일된 각각의 목적 파일들이 링크 단계에서 합쳐진다는 점이다.

이제 너만의 코딩을 하렴...

 

이후에는 분리 컴파일 과정에서 나타날 수 있는 여러 사소한 문제들 및 주의점에 대해 알아보도록 하자. 

 

1. 중복 문제

// School.h 파일을 정의한다고 생각해보자
class Student{
	이 내부에서 자유로운 코딩이 이루어진다...
}


// 새로운 헤더를 만들 것이다. 얘 이름은 Highschool.h로 해보자
# include "School.h"
class Highschool{
	Student student;
}

// 이후 또다른 새 헤더를 만들 것이다. SecondHighschool.h로 해보자
# include "School.h"
class SecondHighschool{
	Student student;
}

// 이제 main으로 가자. 우리는 두 고등학교의 정보가 모두 필요한 상태다

#include "Highschool.h"
#include "SecondHighschool.h"

이러면 실제로 구동될 때 School.h가 두 번 참조되어 버린다...

이 문제를 방지하기 위해 사용하는게 ifndef다. 

다시 School.h를 정의하는 맨 처음으로 돌아가자
가장 윗줄에 이 멘트를 추가한다

#ifndef SCHOOL_H	// 만일 School.h가 정의되어있지 않다면
#define SCHOOL_H	// School.h를 정의한다

class Student{
	여 러 내 용 들...
}

#endif	// 조건문(ifndef)를 종료한다. 이미 정의되어 있다면 이후 단계로 넘어가는 것이다

다른 방식도 존재한다.

똑같이 School.h를 정의하는 맨 처음으로 올라가자

#pragma once	//얘 한 줄만 추가

class Student{

}
 
 끝!

이쪽이 훨씬 간단하고 읽기도 쉽고 심지어 성능마저 좋기는 하지만, 비표준 방식이다. 하지만 요즘엔 정말 대부분의 컴파일러에서 지원해주고 있기에 그냥 써도 될 것 같다.

 

2. 순환 참조 문제

Math.h를 정의하는 과정이다

#include "Physics.h"	//이러면 사전에 Physics가 정의되어 있어야 한다

class Math {
	Physics* physics;
}


그리고 Physics를 정의하는 과정이다

#include "Math.h"
이처럼 Physics 정의에 Math가 필요하고, Math 정의에도 Physics가 필요한 경우가 있다

Physics 먼저 정의할 거야 Math 먼저 정의할 거야? 아니잖아 Math 먼저 정의하려면 Physic 정의해야 하잖아.  Physics 먼저 정의하겠다고? 아니잖아 Physics 정의하려면 Math 미리 정의해야 하잖아

이런 문제는 전방 선언으로 해결할 수 있다. 근데 잠깐 귀찮아서 여기서부터는 나중에 씀