[C++] 분할 구현, 분할 구현 문제점

아래 링크 클릭 시 해당 본문으로 이동

분할 구현

헤더 파일에 함수를 정의했을 때 발생하는 문제

• 1. 함수 중복 문제
• 2. 전역 변수 사용 문제

---

이전에는 하나의 cpp 파일 안에서 함수를 만들고 `main()`에서 함수를 호출하는 방식을 사용했었다.

int gInt = 0;

// Test() 정의
void Test()
{
	++gInt;
}

int main()
{
	Test();  // Test() 호출
	Test();
	Test();

	int a = gInt;

	return 0;
}

그렇다면 분할 구현은 무엇이고 왜 사용하며, 사용했을 때 문제점은 무엇일까?

---

분할 구현

• 코드를 편하게 재사용하기 위해 헤더와 파일을 분할해서 선언과 정의를 분리시켜서 작업하는 것

• 헤더 파일 (.h) : 함수를 선언하는 곳

• cpp 파일 (.cpp) : 헤더 파일에 선언된 함수를 정의하는 곳

분할 구현을 사용하는 이유

① 필요할 때마다 함수가 선언된 헤더 파일을 `#include`로 불러올 수 있다.

필요할 때마다 해당 헤더 파일을 `#include`로 불러오면 여러 파일과 공유가 가능하다.

같은 함수를 여러 cpp 파일에 써야 할 때 헤더 파일에 함수를 선언하면 함수를 일일이 복사·붙여 넣기 하지 않아도 된다.

ex) 몬스터에 대한 함수 선언 코드를 담은 `monster.h`를 만들고 `#include "monster.h"`로 불러올 수 있다.

② 코드량을 줄일 수 있다.

코드를 작성하다 보면 점점 길어지고, 하나의 파일에 코드를 전부 작성하면 코드량이 엄청나게 늘어난다.

이때 분할 구현으로 파일을 분리하면 코드량을 줄일 수 있다.

헤더와 파일 분리하기

▽ 헤더 파일과 cpp 파일 생성

헤더 파일에는 해당 함수가 어떻게 동작하는지 실제 동작 코드는 구현하지 않고(함수를 정의하지 않고) 이런 함수가 있다는 선언만 한다.

func.h

`Add()` 선언

#progma once

int Add(int a, int b);  // Add() 선언

반환 타입이 `int`이고, 인자로 int형 2개를 받는 `Add()`를 선언한다.

• 인자 : 함수 호출할 때 실제로 전달되는 값

 

func.cpp

`Add()` : int형 인자 2개를 서로 더한다.

#include "func.h"  // int Add(int a, int b);

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

`#include "func.h"` : `func.h`라는 파일을 여기로 가져온다.

`#include "func.h"` = `int Add(int a, int b);`

  ➜ `#include "func.h"`자리에 `int Add(int a, int b);`가 있다고 생각하면 된다. (a.k.a 복사 + 붙여 넣기)

 

split.cpp

`Add()`를 호출하여 `10`과 `20`을 더한 값을 int형 변수 `data`에 저장하겠다.

정의한 함수를 가져와서 프로그래밍한다.

#include "func.h"  // int Add(int a, int b);

int main()
{
	int data = Add(10, 20);
    
    return 0;
}

 

▷ 사칙연산

math.h

사칙연산 함수 선언

#pragma once

int Add(int a, int b);  // 더하기
int Mul(int a, int b);  // 빼기
int Sub(int a, int b);  // 곱하기
int Div(int a, int b);  // 나누기

다른 코드에서 사칙 연산이 필요하면 `"math.h"`만 `#include`로 파일을 불러오면 된다.

 

math.cpp

사칙연산 함수 정의

#include "math.h"  // int Add(int a, int b);
					// int Mul(int a, int b);
					// int Sub(int a, int b);
					// int Div(int a, int b);

// 더하기
int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

// 빼기
int Sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}

// 곱하기
int Mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}

// 나누기
int Div(int a, int b)
{
	return a / b;
}

 

main.cpp

사칙연산 함수를 호출하여 int형 인자 2개를 각각의 함수에 맞게 연산하고, 연산한 값은 해당하는 변수에 저장한다.

#include "math.h"  // int Add(int a, int b);
					// int Mul(int a, int b);
					// int Sub(int a, int b);
					// int Div(int a, int b);

int main()
{
	int iAdd = Add(10, 20);  // 30
	int iSub = Sub(10, 20);  // -10
	int iMul = Mul(10, 20);  // 200
	int iDiv = Div(10, 20);  // 0

	return 0;
}

---

헤더 파일에 함수를 정의했을 때 발생하는 문제

어차피 헤더 파일을 `#include`로 불러오니까 헤더 파일에 함수 정의를 하면 왜 안 되는 걸까?

헤더 파일에 함수 정의를 하게 되면 어떤 문제점이 있는지 알아보자.

1. 함수 중복 문제

▷ 하나의 파일 안에 동일한 함수명을 2개 만든 코드

int Walk()
{

}

// 오류
int Walk()
{

}

int main()
{
	Walk();

	return 0;
}

 

두 번째 `Walk()`에서 오류가 발생한다.

'함수에 이미 본문이 있습니다.'는 똑같은 함수명이 이미 있다는 뜻이다.

함수 호출을 했을 때 어떤 함수를 호출한 것인지 알 수 없기 때문에 하나의 파일에 동일한 함수명을 사용할 수 없다.

헤더 파일에 함수를 정의하고 각각의 cpp 파일에 헤더 파일을 불러오면 발생하는 문제

`func.h`에 `Add()`를 정의하고 각각의 cpp 파일에서 `#include "func.h"`로 헤더 파일을 불러왔다.

func.h

#pragma once

//int Add(int a, int b);  // 함수 선언

// 함수 정의
int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

func.cpp	main.cpp	split.cpp
#include "func.h"	#include "func.h"	#include "func.h"

=

func.cpp	main.cpp	split.cpp
int Add(int a, int b) {     return a + b; }	int Add(int a, int b) {     return a + b; }	int Add(int a, int b) {     return a + b; }

파일 단위로 개별적으로 컴파일되는 obj 파일이 있다.

`func.obj` 파일 = `func.cpp` 파일이 컴파일된 obj 파일

`main.obj` 파일 = `main.cpp` 파일이 컴파일된 obj 파일

`split.obj` 파일 = `split.cpp` 파일이 컴파일된 obj 파일

 

링킹 단계에서 코드를 하나로 합쳐서 실행 파일(.exe)이 만들어진다.

cpp 파일마다 `Add()`가 들어가 있어서 코드가 하나로 합쳐지면 결국 `Add()`는 3개가 되어버려서 함수가 중복되는 문제가 발생한다.

---

2. 전역 변수 사용 문제

전역 변수는 데이터 영역에 계속 존재하므로 해당 파일 안에서는 전역 변수를 어디에 사용하든지 상관이 없다.

하지만 전역 변수를 선언한 파일과 다른 파일에서는 그 전역 변수가 있는지 알 수가 없기 때문에 컴파일 단계에서 문법 오류가 난다.

split.cpp

int gInt = 0;

int main()
{
	int a = gInt;
    
    return 0;
}

 

func.cpp

#include "func.h"  // int Add(int a, int b)
					// {
					//		return a + b;
					// }

int Add(int a, int b)
{
	gInt;  // 오류
	return a + b;
}

 

`func.cpp`에서 컴파일 오류가 발생한다.

∴ 전역 변수는 해당 파일에서만 사용할 수 있다.

---

전역 변수를 선언한 헤더 파일을 다른 파일들이 참조하면 발생하는 문제

함수 중복 문제처럼 각각 파일 단위로 컴파일할 때는 문제가 없다.

즉, 개별적인 obj 파일들은 문제가 없다.

하지만 코드를 다 합치는 링킹 단계에서 똑같은 전역 변수가 여러 개 생기기 때문에 문제가 발생한다.

같은 지역에서 같은 지역 변수를 만들면 안 되는 것처럼 전역 변수도 마찬가지다.

func.h

#pragma once

int global = 0;  // 전역 변수

 

func.cpp

#include "func.h"  // int global = 0;

int Add(int a, int b)
{
	global = 5;

	return a + b;
}

 

split.cpp

#include "func.h"  // int global = 0;

// 오류
int main()
{
	global = 5;  // 오류
    
    int data = Add(10, 20);  // 오류

	return 0;
}

 

링킹 단계에서 오류가 발생한다.

---

이런 문제들을 해결하기 위해 정적 변수와 외부 변수를 사용한다.

참고 링크
• 정적 변수
• 외부 변수