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  1. 2009.11.15 Design & Evolution of C++
  2. 2009.02.23 A Brief History of C++ 2
dev.log2009. 11. 15. 01:13
몇년동안이나 책장에 덩그러니 꽂혀만 있던 D&EC++을 드디어 다 읽었다. 대략적인 느낌은 왜 지금의 C++이 이모냥밖에 못되었나에 대한 변명..이랄까... 이런 느낌인데, 뭐, (스타게이트 아틀란티스의) 닥터 로드니의 말을 따오자면 "완벽한 세상에서는" 이모냥밖에 안되지 않았겠지. 하지만 우리 세상은 완벽하지 않잖아? 안될거야 아마. -_-a

책을 보면, 각각의 언어 스펙에 대한 변천사가 개략적으로 기술되는데, 일부는 현재의 솔루션이 확실히 진보했다는 느낌이 들고, 일부는 호환성이나 기술적, 관습적 한계 때문에 쉽고 우아하고 효율적인 솔루션을 포기했다는 면이 안타깝다는 느낌.

현재의 상태라서 더 낫다고 생각하는 한가지 예로는 비야네가 '상속을 통한 제약조건'이라고 이름붙인 항목에서 기술한 것이다. 이는 템플릿이 어떤 종류의 매개변수로 스페셜라이제이션 될 수 있는가를 명시할 필요성이 있지 않겠느냐는 논의에서 비롯된다. 템플릿 매개변수가 만족해야 하는 조건을 명시할 필요성은 나도 느끼는 바이고, C++0x의 concept 개념이 매우 마음에 들었지만, 현재 C++0x 표준에서는 떨어졌다고 하는 걸 보면 만족스러운 해결책은 아직도 요원하다. 그런데 이러한 논의는 C++의 템플릿 명세를 처음 만들면서도 했다는 점이다. 비야네의 동료들이 제안한 방안은 템플릿 선언시 매개변수 선언부에서 특정한 클래스에서 상속받은 타입들로만 스페셜라이제이션할 수 있음을 명시하면 어떻겠느냐는 것이다.
template <class T>
class Comparable
{
    bool operator==(const T&, const T&);
};

template <class T : Comparable>
class XXX
{
  // .....
};
일견 타당해 보이기도 하지만, 비야네의 생각으로는 근본적으로 'T가 비교가능해야 한다'고 명시하는 대신에 'T가 Comparable에서 상속받아야 한다'라고 명시하는 것은 틀린 개념이라고 봤다고 한다. 여기엔 나 역시 동의한다. C++의 템플릿 매개변수가 저런 식으로 제약조건을 명시해야 했다면 활용도가 크게 떨어졌을 듯.

C++에서 빠져서 아쉬운 것중의 하나는, 비야네가 생각만 하고 있었다는 include 키워드(프리프로세서 명령이  아닌!).
#include 전처리기 명령은 매우 무식한 방법으로 작동하여, 스코프 룰을 완전히 무시하고, 순서의존성이 매우 크다. 윈도우에서 프로그래밍해본 사람이라면 std::max 템플릿을 쓰기 위해서는 windows.h 헤더에서 선언된 max 매크로를 요리조리 피해가야 했던 경험이 있을 것 같다. 비야네는 include라는 키워드를 도입하여 유일성을 자동으로 보장해주며,  include로 포함되는 헤더에서 선언된 매크로는 해당 헤더파일 안에서만 동작하고, 거꾸로 include로 포함된 헤더에서 선언되지 않은 매크로는 해당 헤더에서 동작하지 않도록 만들고 싶었다고 한다. 대략적으로 자바의 import와 비슷하게 동작할 수 있도록 만들고 싶었던 모냥. 이는 나도 적극 찬성인데, C++에 들어가지 못한 것은 매우 안타깝다.

책 전체에 걸쳐서 이건 이렇게 하려고 했었는데 이런이런 문제가 발생해서 결국 이렇게 되고야 말았다... 이런걸 구구절절하게 써놔서..... 난 무척 재미있었다. 아! 비야네도 불완전한 세상에 살수밖에 없는 엔지니어였구나. 흑_흑

비야네도 알고 있는, 인류에게 가장 도움이 되는 조언.

Posted by uhm
dev.log2009. 2. 23. 00:09
C++ 0x 표준안이 올해 확정된다는 소식을 들었다. Design & Evolution of C++에서 봤던 변천 과정에 한가지가 더해진다는 느낌. D&EC++은.. 읽다가 말기도 했고, 오래전이라 기억이 가물가물하기도 해서 한번 뒤져봤다.

1979 : C with Classes
Bjarne Stroustrup께서(이하 B.S.) 시뮬라에서 힌트를 얻어 C의 개량판을 구상하기 시작하던 시절이다. 시뮬라는 본격 객체 지향 언어였지만, CwC에는 그냥 ADT(abstract data type) 개념만을 집어넣고 C에서는 거의 하지 않았던 타입 체크를 강화하는 쪽으로 구현. 이때는 C 컴파일 단계 전에 파싱하여 C소스코드를 생성하는 전처리기로 구현했었다. D&EC++에 따르면, 당시의 CwC는 다음 기능을 갖고 있었다.

  • classes
  • inheritance
  • access control (private/public)
  • cons/des (new/delete)
  • monitor (call/return)
  • friend classes
  • type check (undeclared function, void args, conversion)
  • inline func
  • default args
  • assignment overloading

대부분은 아직까지 유지되고 있지만 변경되거나, 없어진 기능들도 있다. 이를테면, call/return 멤버 메소드를 이용한 - call에서 락을 걸고, return에서 락을 해제하는, 일종의 콜백개념 - 동기화 구현은 B.S.자신을 제외한 그 누구도 쓰지 않았기에 없애는 쪽으로 결정되었다고 한다 -_-a 그리고 당시에는 생성자와 소멸자 메소드가 new/delete 라는 이름을 갖고 있었다. 그리고 연산자 오버로딩은 = 연산자만 지원.

1982 : C++ (Cfront)
C++이란 이름을 처음 갖고 발표된 C++ release 1.0의 시기. 하지만 여전히 C의 전처리기로 구현되었으며, 그 전처리기의 이름은 Cfront. Cfront의 기능은 위의 것에 더하여 다음이 추가.

  • virtual functions
  • function/operator overloading
  • reference
  • const
  • new operator
  • type check ( func args, ... list)
  • line comment
  • scope resolution

이때는 가상함수를 통한 동적 다형성을 지원하면서 객체지향 언어의 면모를 갖추게 된다. 또한 타입 체크가 점점 강화되는 쪽으로 가는데, 그것은 초기 C++의 설계 정책중 하나가 C와의 하위호환성 보장이었기 때문에, C코드를 컴파일할 수 없는 언어 스펙은 보급이 곤란하기 때문이었다고나. 충분한 수의 C++유저가 확보되지 않은 상태에서는 점진성이 타당한 선택이었을 듯. 그외에는 사소한 차이점들. 지금과 같은 개념의 new연산자가 도입되면서, 기존의 new/delete대신 지금의 형태를 가진 생성자/소멸자가 도입되었다. 또한 이때의 오버로딩에는 overload라는 키워드가 필요했다. 1984년에는 The C++ Programming Language가 출간되기도.

1985 : C++ R2.0
사람들의 관심이 서서히 증가하면서 달라진 기능의 C++ release 2.0을 발표. 이 시기는 B.S.가 만든 Cfront 프리프로세서를 대체할 (진짜) 컴파일러가 여기저기서 만들어지기 시작한 때이다.

  • multiple inheritance
  • type-safe linkage
  • overloading resolution
  • init/assign definition in member-wise basis
  • dynamic initialization
  • new overloading
  • abstract class
  • static member func
  • const member func
  • protected members
  • member to pointer (->) overloading
  • pointers to members
  • libraries

B.S의 말에 따르면 R2.0으로의 변화는 기능의 추가라기보다는 제약의 해제라고 한다. 단1개의 베이스클래스에서 여러개의 베이스클래스를 허용한다든가, 그전까지 오버로딩 불가능했던 연산자들에 대한 허용이라거나; 하는 것들. 또한 지금의 형태를 가진 기본적 라이브러리가 구현되기 시작한 시기이기도 하다. 물론, 이때는 템플릿이 없었으므로 주로 stream IO나 문자열 라이브러리들부터 구현되었다.
   
1988 : C++ARM
Annotated Reference Manual이 발표되면서 지금의 C++의 모습이 거의 갖추어진다. 다음의 변화가 추가되었다.

  • template
  • exception
  • nested class
  • pre/post ++ overloading
  • local statics
  • volatile
  • STL

이 시기의 C++이 가장 많은 사람들에게 알려진 C++의 형태이다. <iostream.h> 헤더를 사용하던 형태가 바로 이때의 C++. 표준화가 이루어지기 직전이다. 이때의 C++ 문법들은 거의 지금 그대로 남아있다. 가장 중요한 변화는 템플릿의 도입인데, 이로 인해서 C++이 지원하는 프로그래밍 패러다임이 하나 더 늘어나게 되었다. 템플릿과 함께 STL도 도입.
   
1998 : C++98
표준화가 이루어진 C++의 스펙이다. ISO/IEC 14882로 검색해 보면 표준에 대한 설명을 찾아 볼 수 있다. 주요 변경사항은 다음과 같다.

  • runtime type information
  • namespace
  • casting operators
  • bool type
  • explicit template instantiation
  • explicit template args in template function calls

표준화 작업이 거의 10년이나 지속됐기에, ARM형태의 C++이 널리 퍼진 다음에 발표된 표준은 확산이 매우 더뎠던 걸로 기억한다. MSVC도 최근에 와서야 C++98 스펙을 거의 다 지원하게 되었으니 말 다한 셈. 이때부터는 표준라이브러리는 모두 std네임스페이스에 속하도록 정해졌으며 기존 ARM형태의 라이브러리와 혼동을 피하기 위해 표준헤더도 .h확장자를 떼는 쪽으로 결정.

   
2003: C++03
1998년 표준 문서에서 발견된 모순이나 오류들을 수정한 문서이다. 그다지 크게 달라지지는 않았으나 스펙이 명료한 표현으로 대체되었다. 따라서 현재 C++ 표준은 ISO/IEC 14882:2003 이다. 주목할만한 점이라면 vector의 메모리 연속성에 대한 보장이 표준에 의해 명시되었다는 점 정도.

   
2005 : C++TR1
C++ 표준 라이브러리의 확장을 위한 첫번째 technical report. C++유저들 사이에 널리 쓰이거나 요구되는 라이브러리를 정리한 공식 표준으로 ISO/IEC TR19768로 검색하면 관련 내용이 나온다.

  • tuple
  • array containner
  • unordered_map
  • regular expression
  • reference wrapper
  • polymorph wrapper
  • smart pointer
  • func binder
  • return type wrapper
  • random number lib

면면을 살펴보면 기존의 Boost 라이브러리에 있던 개념들이 다수 포함되었다. Boost 자체가 C++표준화 위원회의 임원들이 다수 포진하여 만든 라이브러리이니 당연한 결과일지도 -_-a 전체적으로는 요즘 기조에 맞게 템플릿의 활용도를 높이는 쪽으로 가고 있다.


2009 : C++0x
ISO/IEC14882:2003을 대체할 차기 표준안. 올해 확정되는 바로 그 C++ 스펙이다. 엄청나게 많은 점이 달라진다.

  • template >> priority
  • const expression
  • sizeof member without object
  • peer constructor
  • unrestricted friend
  • extern template instantiation
  • r-value reference
  • long long int
  • null type
  • enum class
  • attributes
  • explicit conversion
  • unrestricted union
  • static_assert
  • control of implicit member
  • initializer constructor
  • inheriting constructor
  • return type abduction
  • template typedef
  • string literals (encoding, raw)
  • user-defined literals
  • thread_local

사실 여기까지는 사소한 변화이다. C++ 유저들의 스타일을 근본적으로 바꿀 변화는 따로 있다.

  • type inference
  • vari arg template
  • concept
  • ranged for
  • lambda func

각 항목의 변화가 덩치가 너무 크므로 여기선 생략. 여튼 이로 인해 표준 라이브러리에 다음 구성요소가 추가된다.

  • tuple
  • range
  • unordered_map
  • regular expression
  • smart pointer
  • random
  • reference wrapper
  • polymorph wrapper
  • general function binder
  • threading (thread, mutex, condition, atomics)
  • type_traits
  • return type wrapper

라이브러리 구성요소는 TR1의 스펙이 거의 다 포함되는 쪽이며, 오히려 컨셉트나 가변 템플릿 매개변수 같은 언어 자체의 변경사항 덕분에 더 명료해진 편이라는 인상.

이런저런 것들이 바뀌었지만 대체적으로 기존 표준에 적합한 코드는 거의 다 제대로 동작한다. 오히려 더 간편한 표현을 가능하게 하는 요소가 생겼으므로 (람다나, 초기화목록 생성자, 범위기반 for 같은) 더 유연한 언어가 되었다고 봐야 맞을 듯.
하지만, 안그래도 '메저키스트의 언어'라는 평을 듣는 C++에 이런 것들을 추가하면 메저키스트 정도로는 끝나지 않을 것 같기도 하다. 뭐, 사용자도 사용자지만, C++98이 제대로 구현되는데 거의 10년이나 걸렸음을 감안하면, C++0x를 제대로 구현한 컴파일러는 2019년쯤에나 나올거 같다.

Posted by uhm