기초 : C++ STL 프로그래밍(3) - 연결 리스트

http://www.hanb.co.kr/network/view.html?bi_id=1585

제공 : 한빛 네트워크
저자 : 최흥배

이번 회부터는 본격적으로 STL에 대해서 이야기합니다. STL은 C++ 템플릿을 사용해 만든 표준 라이브러리입니다. 그러니 템플릿에 대해서 아직 잘 모르시는 분들은 앞에 연재한 템플릿에 대한 글을 읽어보시기를 권합니다. 일반적으로 STL 중에서 가장 많이 사용하는 라이브러리는 컨테이너 라이브러리입니다. 컨테이너는 말 그대로 무엇인가를 담는 것입니다. 컨테이너는 int나 float 등의 기본 자료 형이나 구조체, 클래스같은 유저 정의 자료 형을 담습니다. STL의 컨테이너는 list, vector, deque, map, set이 있습니다. 이번 회는 list에 대해서 이야기합니다.

list의 자료구조

list는 자료구조 중 '연결 리스트'를 템플릿으로 구현한 것입니다. 그래서 list를 알려면 '연결 리스트'라는 자료구조의 이해가 꼭 필요합니다. 연결 리스트는 단어 그 자체로 해석하면 "(무엇인가)서로 연결 되어 줄지어 있다"라고 말할 수 있습니다. 말보다는 그림을 보는 것이 이해하기 쉬울 테니 아래 그림을 봐 주세요. 


그림 1. 연결 리스트

연결 리스트의 특징

1. 고정 길이인 배열에 비해 길이가 가변적이다.
배열은 처음에 설정한 크기 이외에는 더 이상 데이터를 담을 수 없지만 연결 리스트는 동적으로 크기를 변경 할 수 있습니다. 

2. 중간에 데이터 삽입, 삭제가 용이하다.
데이터를 중간에 삽입할 때 배열은 <그림 1>에서 B와 C사이에 새로운 데이터를 넣는다면 <그림 2>와 같이 C 이후의 데이터를 모두 뒤로 이동 해야 합니다. 그러나 연결 리스트는 <그림 3>과 같이 B와 C사이에 넣으면서 연결 고리만 바꾸면 됩니다. 


그림 2. 배열에서 데이터 삽입하기 


그림 3. 연결 리스트에서 데이터 삽입하기 

<그림 2>의 B를 삭제 하면 배열은 C 이후의 모든 데이터를 앞으로 이동해야 합니다. 그러나 연결 리스트는 <그림 4>와 같이 B를 삭제하고 B의 연결 고리를 없애면 됩니다. 


그림 4. 연결 리스트에서 데이터 삭제하기 

이렇게 연결 리스트는 배열에 비해서 크기가 가변적이고, 중간에 데이터 삭제와 삽입이 용이하다는 장점이 있습니다. 그렇지만 단점으로는 배열에 비해서 데이터의 삽입과 삭제를 구현하기 어렵고 내부 절차가 복잡합니다. 배열은 랜덤하게 접근할 수 있지만 연결 리스트는 랜덤하게 접근할 수 없습니다. 연결 리스트는 특징을 잘 파악한 후 알맞은 곳에 사용해야 됩니다.

STL list를 사용하면 좋은 점

STL을 사용하지 않는다면 C/C++ 언어, 자료구조를 공부하고 필요한 자료구조를 직접 만들어 사용해야 합니다. 직접 만들어 사용하면 여러 번 되풀이(프로젝트나 회사가 바뀌면)하여 만들어야 하므로 불필요한 시간을 소비하고, 연결 리스트 자료구조를 잘못 구현하여 버그를 만들 위험이 있고, 개인마다 구현 방법이 다르므로 사용이나 유지보수 측면에서 불편합니다. 

그러나 STL list(이하 list)를 사용하면 연결 리스트를 따로 만들어야 하는 시간을 절약할 수 있고, 이미 검증되어 있으므로 안전하고, 표준 라이브러리이므로 사용 방법이 언제나 같아서 사용 및 유지보수가 좋아집니다. 

다만, list를 사용할 때는 특성을 잘 파악하여 올바르게 사용해야 합니다. list를 적합하지 않은 곳에 사용하면 성능의 하락 및 시스템 에러를 유발할 위험이 생깁니다.

STL에 버그가 있다?
현업에 일하는 분 중 STL을 안 쓰는 분도 있습니다. STL을 사용하지 않는 이유가 STL을 사용했을 때 잘 알 수 없는 문제가 발생했는데 STL을 사용하지 않으니 괜찮아졌다는 이유로 STL에 버그가 있다고 생각하는 분이 있습니다. 제가 생각하기에는 STL의 버그가 아닌 다른 곳에서 발생한 문제이던가 STL의 특징을 제대로 파악하지 못하고 사용해서 일어난 문제라고 생각합니다. 만약 정말 STL에 버그가 있다면 이런 중요한 문제는 널리 알려서 다른 프로그래머들에게 도움을 주고 큰 버그를 찾은 스타(?)가 되어야 하겠죠.

list를 사용해야 하는 경우

1. 저장할 데이터 개수가 가변적이다.
저장할 데이터 개수가 정해져 있지 않은 경우 배열은 설정된 크기를 넘어가면 데이터가 넘쳐서 실행 도중 프로그램 오류가 발생하므로 코드를 수정 후 재컴파일해야 됩니다. 그렇다고 배열에 설정된 크기가 변할 때마다 재컴파일하는 것을 방지하려고 넉넉한 크기로 큰 배열을 만든다면 메모리 낭비가 발생합니다. 그러나 list를 사용하면 저장 공간의 크기가 자동으로 변하므로 유연하게 사용할 수 있습니다.

대형 프로그램을 만들어 보신적이 없는 분들은 컴파일에 걸리는 시간은 짧은 시간이라고 생각하여 컴파일을 자주 하는 것에 대한 문제를 느끼지 못할 수도 있습니다. 그러나 일반적으로 콘솔이나 PC 게임은 클라이언트 프로그램을 ReBuild 하는데 걸리는 시간은 15 ~ 30분 이상 걸리는 경우가 많습니다.

2. 중간에 데이터 삽입이나 삭제가 자주 일어난다.
MMORPG 게임은 지도가 아주 크고 게임상에서 어떤 캐릭터의 행동에 대한 정보를 근처의 클라이언트에게만 통보하므로 지도를 작은 단위로(보통 사각형으로) 나눈 후 같은 단위에 포함 되어 있는 클라이언트와 그 단위 근처의 클라이언트에게만 통보합니다. 지도를 작은 단위로 분할하여 해당 영역에 들어오는 유저는 저장하고 나가는 유저는 삭제를 해야 합니다. 이와 같이 빈번하게 삽입과 삭제가 일어나는 곳에 list를 사용합니다. 


그림 5. 하나의 지도로 접속한 클라이언트간의 인접 위치를 관리하는 것은 너무 비효율적이므로 오른쪽과 같이 지도를 작은 단위로 나눈 후 접속한 클라이언트를 단위 별로 관리한다. 

3. 저장할 데이터 개수가 많으면서 검색을 자주 한다면 다른 컨테이너 라이브러리를 사용해야 한다.
아주 많은 데이터를 저장하면서 특정 데이터를 자주 검색해야 할 때 list를 사용하면 검색 속도가 많이 느려지므로 이런 경우에는 map이나 set, hash_map을 사용해야 합니다. 

4. 데이터를 랜덤하게 접근하는 경우가 많지 않다.
배열은 랜덤 접근이 가능하나 list는 순차 접근만 가능합니다. 그래서 저장된 위치를 알더라도 반복자(Iterator)(아래에 설명하겠습니다)를 통해서 접근해야 합니다. 아이템을 자주 사용하는 온라인 게임에서는 아이템 사용 시 아이템 정보에 빈번하게 접근하므로 성능을 위해 메모리 낭비를 감수하고 배열로 데이터를 저장해서 랜덤 접근을 사용하게 합니다.

list 사용 방법

list를 사용하려면 list 헤더 파일을 포함해야 합니다.

#include <list>

list 형식은 아래와 같습니다.

list< 자료 type > 변수 이름 

list를 int 형에 대해 선언했습니다.

list< int > list1;

선언 후에는 리스트를 사용하면 됩니다. 물론, 동적 할당도 가능합니다.

list < 자료 type >* 변수 이름 = new list< 자료 type >;
list< int >* list2 = new list< int>;

STL의 namespace

위에서는 list를 바로 사용했는데 이렇게 사용하려면 STL의 namespace를 선언해야 합니다.

using namespace std;

위와 같이 namespace를 선언하지 않고 list를 사용하려면 STL 라이브러리 앞에 namespace를 적어 줘야 합니다.

std::list< int > list;

반복자(Iterator)

list에 저장된 데이터에 접근하려면 반복자를 사용해야 하므로 list를 설명하기 전에 반복자에 대해서 간단하게 이야기합니다. 반복자는 포인터의 일반화된 개념이라고 봐도 됩니다. STL 컨테이너에 저장된 데이터를 순회할 수 있으며 컨테이너에서 특정 위치를 가리킵니다. 포인터와 비슷하게 ++과 --로 이동하고 대입과 비교도 가능합니다. 그리고 각 컨테이너는 컨테이너 전용의 반복자를 구현하고 있습니다. 반복자의 선언 형식은 다음과 같습니다.

STL의 컨테이너 < 자료 type >::iterator 변수 이름

반복자 사용에 대해서 예를 들어 보겠습니다. 


그림 6. 순 방향의 앞과 끝 반복자, 역 방향의 앞과 끝 반복자 

아래에 begin(), end(), rbegin(), rend()를 설명할 때 <그림 6>을 참고하세요. 설명을 위해 아래와 같이 list1을 선언합니다.

list< int > list1;

begin()
첫 번째 요소를 가리키는 반복자를 반환합니다.

예) list< int >::iterator iterFirst = list1.begin();

end()
마지막 요소를 가리킵니다. 주의할 점은 begin()과 달리 end()는 마지막 요소 바로 다음을 가리킵니다. 즉 사용할 수 없는 영역을 가리키므로 end() 위치의 반복자는 사용하지 못합니다.

예) list< int >::iterator iterEnd = list1.end();

for문에서 list에 저장된 모든 요소에 접근하려면 begin()과 end() 반복자를 사용하면 됩니다.

for( list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); iterPos != list1.end(); ++iterPos )
{
  cout << "list1의 요소 : " << *iterPos << endl;
}

list< int >::iterator iterPos는 list에 정의된 반복자를 가져오며, list< int >::iterator iterPos = list1.begin();은 list1의 첫 번째 요소를 가리킵니다. iterPos != list1.end();는 반복자가 end()를 가리키면 for 문을 빠져 나오게 합니다. ++iterPos는 반복자를 하나씩 이동 시킵니다. 

rbegin()
begin()와 비슷한데 다른 점은 역 방향으로 첫 번째 요소를 가리킨다는 것입니다. 그리고 사용하는 반복자도 다릅니다.

예) list::reverse_iterator IterPos = list1->rbegin();

rend()
end()와 비슷한데 다른 점은 역 방향으로 마지막 요소 다음을 가리킨다는 것입니다.

예) list::reverse_iterator IterPos = list1.rend();

반복문에서 rbegin()과 rend()를 사용하여 list1의 각 데이터에 접근한다면 아래처럼 사용하면 됩니다.

for( list::reverse_iterator IterPos = list1.rbegin(); IterPos != list1.rend(); ++IterPos )
{
  cout << "역 방향 list1의 요소 : " << *IterPos << endl;
}

그럼 이제 본격적으로 list의 주요 멤버들의 사용 법에 대해서 설명합니다.

list의 주요 멤버들

표 1. 자주 사용하는 list 멤버 

그럼 각 멤버들의 사용법에 대해서 설명하겠습니다. 아래의 그림도 참조하세요 


그림 7. list의 앞과 뒤 추가 삭제 및 접근 


표 2. push_front, pop_front, push_back, pop_back, front, back, clear, empty, size의 원형 및 설명 

위에 설명한 것으로는 아직 감이 서지 않는 분도 있을 테니 위에 설명한 것을 사용하는 예제 코드를 봐 주세요. 아래의 코드는 게임에서 사용하는 아이템의 정보를 list 컨테이너를 사용하여 아이템 정보를 앞과 뒤에 추가 및 삭제를 하고 front, back를 사용하여 저장한 아이템 요소를 출력합니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

// 아이템 구조체
struct Item
{
  Item( int itemCd, int buyMoney )
  {
    ItemCd = itemCd;
    BuyMoney = buyMoney;
  }

  int ItemCd;  // 아이템코드
  int BuyMoney;  // 판매금액
};

void main()
{
  list< Item > Itemlist;

  // 앞에 데이터 추가
  Item item1( 1, 2000 );
  Itemlist.push_front( item1 );

  Item item2( 2, 1000 );
  Itemlist.push_front( item2 );

  // 뒤에 데이터 추가
  Item item3( 3, 3000 );
  Itemlist.push_back( item3 );

  Item item4( 4, 4500 );
  Itemlist.push_back( item4 );

  // 아이템 코드 번호가 2, 1, 3, 4의 순서로 출력된다.
  list< Item >::iterator iterEnd = Itemlist.end();
  for(list< Item >::iterator iterPos = Itemlist.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "아이템 코드 : " << iterPos->ItemCd << endl;
  }

  // 앞에 있는 데이터를 삭제한다.
  Itemlist.pop_front();

  // 앞에 있는 데이터의 참조를 반환한다.
  Item front_item = Itemlist.front(); 
  // 아이템 코드 1이 출력된다.
  cout << "아이템 코드 : " << front_item.ItemCd << endl;


  // 마지막에 있는 데이터를 삭제한다.
  Itemlist.pop_back();

  // 마지막에 있는 데이터의 참조를 반환한다.
  Item back_item = Itemlist.back();
  // 아이템 코드 3이 출력된다.
  cout << "아이템 코드 : " << back_item.ItemCd << endl;

  // 저장된 데이터가 있는가?
  if( false == Itemlist.empty() )
  {
    list< Item >::size_type Count = Itemlist.size();
    cout << "남아 있는 아이템 개수: " << Count << endl;
  }

  // 모든 데이터를 지운다.
  Itemlist.clear();
  list< Item >::size_type Count = Itemlist.size();
  cout << "남아 있는 아이템 개수: " << Count << endl;
}

결과 

 

그럼 계속 해서 <표 1>에 소개된 list 멤버들의 설명을 계속 하겠습니다. 

insert 

insert는 지정된 위치에 삽입하며, 세 가지 방식이 있습니다. 세 가지 원형은 각각 지정된 위치에 삽입, 지정된 위치에 지정된 개수만큼 삽입, 지정된 위치에 지정 범위에 있는 것을 삽입합니다. 아래 그림을 참고하세요

원형 : iterator insert( iterator _Where, const Type& _Val );
       void insert( iterator _Where, size_type _Count, const Type& _Val );
       template void insert( iterator _Where, 
          InputIterator _First, InputIterator _Last );

그림 8. insert의 세 가지 방법 

첫 번째 insert는 지정한 위치에 데이터를 삽입합니다.

list< int >::iterator iterInsertPos = list1.begin();
list1.insert( iterInsertPos, 100 );

이 코드는 100을 첫 번째 위치에 삽입합니다.
두 번째 insert는 지정한 위치에 데이터를 횟수만큼 삽입합니다.

iterInsertPos = list1.begin();
++iterInsertPos;
list1.insert( iterInsertPos, 2, 200 );

list1의 두 번째 위치에 200을 두 번 추가합니다.
세 번째 insert는 지정한 위치에 복사 할 list의 시작과 끝 반복자가 가리키는 요소를 삽입합니다.

list< int > list2;
list2.push_back( 1000 );
list2.push_back( 2000 );
list2.push_back( 3000 );

iterInsertPos = list1.begin();
list1.insert( ++iterInsertPos, list2.begin(), list2.end() );

list1의 두 번째 위치에 list2의 모든 요소를 삽입합니다.
아래는 위에서 설명한 insert의 세 가지 방법을 사용한 전체 코드입니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;


void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(20);
  list1.push_back(30);


  cout << "삽입 테스트 1" << endl;

  // 첫 번째 위치에 삽입한다.
  list< int >::iterator iterInsertPos = list1.begin();
  list1.insert( iterInsertPos, 100 );
  
  // 100, 20, 30 순으로 출력된다.
  list< int >::iterator iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }


  cout << endl << "삽입 테스트 2" << endl;

  // 두 번째 위치에 200을 2개 삽입한다.
  iterInsertPos = list1.begin();
  ++iterInsertPos;
  list1.insert( iterInsertPos, 2, 200 );
  
  // 100, 200, 200, 20, 30 순으로출력된다.
  iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }


  cout << endl << "삽입 테스트 3" << endl;

  list< int > list2;
  list2.push_back( 1000 );
  list2.push_back( 2000 );
  list2.push_back( 3000 );

  // 두 번째 위치에 list2의 모든 데이터를 삽입한다.
  iterInsertPos = list1.begin();
  list1.insert( ++iterInsertPos, list2.begin(), list2.end() );
  
  // 100, 1000, 2000, 3000, 200, 200, 20, 30 순으로출력된다.
  iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }
}

결과 

 

erase 

erase는 지정된 범위에 있는 데이터 삭제하며, 두 가지 방식이 있습니다. 하나는 지정된 위치의 데이터를 삭제하고, 다른 하나는 지정된 범위의 데이터를 삭제합니다.

원형 : iterator erase( iterator _Where );
       iterator erase( iterator _First, iterator _Last );

그림 9. erase의 두 가지 방법 

첫 번째 erase는 지정한 위치의 요소를 삭제합니다. 다음은 첫 번째 요소를 삭제하는 코드입니다.

list1.erase( list1.begin() );

두 번째 erase는 지정한 반복자 요소만큼 삭제합니다. 다음 코드는 list1의 두 번째 요소에서 마지막까지 모두 삭제합니다.

list< int >::iterator iterPos = list1.begin();
++iterPos;
list1.erase( iterPos, list1.end() );

아래는 erase의 두 가지 사용 방법을 보여주는 전체 코드입니다. 

void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(10);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(30);
  list1.push_back(40);
  list1.push_back(50);

  cout << "erase 테스트 1" << endl;

  // 첫 번째 데이터 삭제
  list1.erase( list1.begin() );

  // 20, 30, 40, 50 출력
  list< int >::iterator iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }

  cout << endl << "erase 테스트2" << endl;

  // 두 번째 데이터에서 마지막까지 삭제한다.
  list< int >::iterator iterPos = list1.begin();
  ++iterPos;
  list1.erase( iterPos, list1.end() );
  
  // 20 출력
  iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }
}

결과 

list 반복자의 랜덤 접근
위 에서 두 번째 위치에 접근하기 위해 ++iterPos를 사용했습니다. 만약 세 번째 위치로 이동하려면 한 번 더 ++iterPos를 해야 합니다. list는 랜덤 접근이 안 되므로 원하는 위치까지 하나씩 이동해야 합니다. 그러나 vector와 같이 랜덤 접근이 가능한 컨테이너는 다음 코드처럼 바로 접근할 수 있습니다.

iterPos = vector.begin() + 3;

반복문에서 list의 데이터를 삭제하면서 반복하는 경우 조심하지 않으면 버그가 발생합니다. 아래의 코드를 잘 봐주세요. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(10);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(30);
  list1.push_back(40);
  list1.push_back(50);
  
  list< int >::iterator iterPos = list1.begin();
  while( iterPos != list1.end() )
  {
    // 3으로 나누어지는 것은 제거한다.
    if( 0 == (*iterPos % 3) )
    {
      // 삭제 되는 것의 다음 반복자를 저장하고 또 이동하지 않게 한다.
      iterPos = list1.erase( iterPos );
      continue;
    }
    cout << "list1 : " << *iterPos << endl;
    ++iterPos;
  }
}

remove 

list에서 지정한 값과 일치하는 모든 데이터 삭제. erase와 다른 점은 erase는 반복자를 통해서 삭제하지만 remove는 값을 통해서 삭제합니다.

원형 : void remove( const Type& _Val );

list1에 담겨 있는 요소 중 특정 값과 일치하는 것을 모두 삭제하고 싶을 때는 아래와 같이 합니다.

// 20을 삭제한다.
list1.remove( 20 );

위에서는 값 삭제를 했지만 list가 구조체(클래스)의 포인터를 담고 있다면 삭제를 원하는 구조체의 포인터를 통해서 삭제가 가능합니다. 아래는 pitem2 구조체의 포인터를 삭제합니다.

// Item 포인터를 담아야한다.
list< Item* > Itemlist;

Item* pitem1 = new Item( 10, 100 );  Itemlist.push_back( pitem1 );
Item* pitem2 = new Item( 20, 200 );  Itemlist.push_back( pitem2 );
Item* pitem3 = new Item( 30, 300 );  Itemlist.push_back( pitem3 );

// pitem2를 삭제한다.
Itemlist.remove( pitem2 );

remove의 사용법에 대한 전체 코드입니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

// 아이템 구조체
struct Item
{
  Item( int itemCd, int buyMoney )
  {
    ItemCd = itemCd;
    BuyMoney = buyMoney;
  }

  int ItemCd;  // 아이템 코드
  int BuyMoney;  // 판매 금액
};


void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(10);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(30);

  list< int >::iterator iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }

  cout << endl << "remove  테스트 1" << endl;

  // 20을 삭제한다.
  list1.remove( 20 );

  iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }
  

  cout << endl << "remove  테스트 2 - 구조체를 삭제" << endl;

  // Item 포인터를 담아야한다.
  list< Item* > Itemlist;
  
  Item* pitem1 = new Item( 10, 100 );  Itemlist.push_back( pitem1 );
  Item* pitem2 = new Item( 20, 200 );  Itemlist.push_back( pitem2 );
  Item* pitem3 = new Item( 30, 300 );  Itemlist.push_back( pitem3 );
  
  // pitem2를 삭제한다.
  Itemlist.remove( pitem2 );
  
  list< Item* >::iterator iterEnd2 = Itemlist.end();
  for(list< Item* >::iterator iterPos = Itemlist.begin(); 
    iterPos != iterEnd2; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "Itemlist : " << (*iterPos)->ItemCd << endl;
  }
}

결과 

 

에서 구조체의 포인터를 담아서 삭제하는 것을 잘 보시기를 바랍니다. 보통 책에서는 이미 정의된 자료 타입만을 삭제하는 것을 보여주는데 사용자 정의 타입이라도 포인터로 담으면 해당 포인터로 삭제가 가능합니다. 

remove_if 

predicate을 만족하는 모든 데이터 삭제.
remove와 다른 점은 함수 객체를 사용하여 매개 변수로 전달된 인자를 조사하여 true라면 삭제하는 것입니다.
참고로 함수 객체라는 것은 괄호 연산자를 멤버함수로 가지는 클래스(또는 구조체) 객체입니다.
일반적으로 많이 사용되는 함수 객체는 STL에 정의 되어 있습니다.

원형 : template<class Predicate> void remove_if( Predicate _Pred );

remove_if에 사용할 함수 객체를 먼저 선언합니다.

// 20 이상 30 미만이면 true
template <typename T> class Is_Over20_Under30 : public std::unary_function 
{
public:
  bool operator( ) ( T& val ) 
  {
    return ( val >= 20 && val < 30 );
  }
};

list에서 remove_if에 함수 객체를 사용하여 list의 요소를 삭제하는 방법입니다.

  list< int > list1;

  list1.push_back(10);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(25);
  list1.push_back(30);
  list1.push_back(34);

  // 20 이상 30 미만은 삭제한다.
  list1.remove_if( Is_Over20_Under30< int >() );

list1의 요소 중 20 이상 30 미만은 모두 삭제합니다. 

아래는 remove_if 사용 예입니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

// 20 이상 30 미만이면 true
template <typename T> class Is_Over20_Under30 : public std::unary_function 
{
public:
   bool operator( ) ( T& val ) 
   {
      return ( val >= 20 && val < 30 );
   }
};

void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(10);
  list1.push_back(20);
  list1.push_back(25);
  list1.push_back(30);
  list1.push_back(34);

  // 20 이상 30 미만은 삭제한다.
  list1.remove_if( Is_Over20_Under30< int >() );

  list< int >::iterator iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }
}

결과 

 

sort 

데이터들을 정렬합니다. STL에 정의된 방식으로 정렬하거나 사용자가 정의한 방식으로 정렬할 수 있습니다.

원형 : template<class Traits> void sort( Traits _Comp );

sort 멤버를 사용하면 list1에 있는 요소들이 올림차순으로 정렬합니다.

// 올림 차순으로 정렬한다.
list1.sort();

내림차순으로 정렬한다면 greater를 사용합니다.

list1.sort( greater< int >() );

greater< int >는 greater< T > 라는 이미 정의되어 있는 함수 객체를 사용한 것입니다.
greater< int >는 int 형 x, y를 비교해서 x > y이면 true를 반환합니다.
그리고 greater외에 >=의 greater_equal, <=의 less_equal를 사용할 수 있습니다.
greater 이외의 것도 사용해 보기를 바랍니다.
사용자 정의 함수로 정렬하려면 함수 객체를 만들어야 합니다.
아래 함수 객체는 T의 멤버 중 ItemCd를 서로 비교하여 정렬을 합니다.

// 함수 객체 정의
template <typename T> struct COMPARE_ITEM
{
  bool operator()( const T l, const T r ) const
  {
    // 정렬 시에는 올림 차순으로된다. 내림 차순으로 하고 싶으면 < 에서 > 로
    // 변경하면 된다.
    return l.ItemCd < r.ItemCd;
  }
};

정의가 끝나면 아래와 같이 사용하면 됩니다.

Itemlist.sort( COMPARE_ITEM< Item >() );

Itemlist가 담고 있는 Item은 ItemCd를 기준으로 올림 차순으로 정렬한다.
아래 list의 sort 및 유저가 정의한 함수 객체를 사용한 sort에 대한 코드입니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;


// 함수 객체 정의
template <typename T> struct COMPARE_ITEM
{
    bool operator()( const T l, const T r ) const
    {
    // 정렬 시에는 올림 차순으로된다. 내림 차순으로 하고 싶으면 < 에서 > 로
    // 변경하면 된다.
      return l.ItemCd < r.ItemCd;
    }
};

void main()
{
  list< int > list1;

  list1.push_back(20);
  list1.push_back(10);
  list1.push_back(35);
  list1.push_back(15);
  list1.push_back(12);

  cout << "sort 올림차순" << endl;
  // 올림 차순으로 정렬한다.
  list1.sort();

  list< int >::iterator iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }

  cout << endl << "sort 내림차순" << endl;
  // 내림 차순으로 정렬한다.
  list1.sort( greater< int >() );

  iterEnd = list1.end();
  for(list< int >::iterator iterPos = list1.begin(); 
    iterPos != iterEnd; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "list 1 : " << *iterPos << endl;
  }

  cout << endl << "sort - 유저가 정의한 방식으로 정렬" << endl;

  list< Item > Itemlist;
  
  Item item1( 20, 100 );  Itemlist.push_back( item1 );
  Item item2( 10, 200 );  Itemlist.push_back( item2 );
  Item item3( 7, 300 );  Itemlist.push_back( item3 );
  
  // 정렬한다.
  Itemlist.sort( COMPARE_ITEM< Item >() );
  
  list< Item >::iterator iterEnd2 = Itemlist.end();
  for(list< Item >::iterator iterPos = Itemlist.begin(); 
    iterPos != iterEnd2; 
    ++iterPos )
  {
    cout << "Itemlist : " << iterPos->ItemCd << endl;
  }
}

결과 

 

보통 책에서는 list에서 제공하는 sort를 사용하는 설명이 일반적입니다. 그러나 현실에서는 유저정의 형의 데이터를 list에 담아서 사용하므로 유저가 정의한 함수 객체를 사용하여 정렬하는 경우가 많습니다.
이것으로 list에서 일반적으로 가장 자주 사용하는 멤버들에 대해서 알아 보았습니다.
아직 소개하지 않은 멤버들도 더 있습니다. 그러나 보통 현재까지 설명한 것들만 알고 있으면 list를 사용하는데 별 어려움이 없습니다. 소개하지 않은 멤버는 뒤에 표로 정리하겠습니다.
그럼 지금까지 배운 것을 토대로 list를 사용하여 이전 회에서 만들었던 스택을 개선해 보겠습니다.

list를 사용한 스택

이전 회에 설명한 template로 만들었던 스택에 대해서 잘 기억이 나지 않는 분들은 다시 한번 봐 주세요. 

http://network.hanb.co.kr/view.php?bi_id=1572 

이전 회에 만들었던 스택은 유연성이 부족합니다. 저장 공간의 크기가 고정적이고, LIFO(후입선출. 마지막에 들어간 것이 먼저 나온다) 방식으로만 작동합니다. 이것을 저장 공간의 크기가 가변적이고, FIFO(선입선출. 먼저 들어간 것이 먼저 나온다) 방식으로도 저장이 가능하도록 합니다. 

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

template<typename T> 
class Stack
{
public:
  Stack() { Clear(); }

  // 저장 방식을 설정한다.
  void SetInOutType( bool bLIFO ) { m_bLIFO = bLIFO; }

  // 초기화 한다.
  void Clear()
  {
    if( false == m_Datas.empty() )
      m_Datas.clear();
  }

  // 스택에 저장된 개수
  int Count() { return static_cast( m_Datas.size() ); }

  // 저장된 데이터가 없는가?
  bool IsEmpty() { return m_Datas.empty(); }

  
  // 데이터를 저장한다.
  void push( T data )
  {
    m_Datas.push_back( data ); 
  }

  // 스택에서 빼낸다.
  bool pop( T* data )
  {
    if( IsEmpty() )
    {
      return false;
    }


    if( m_bLIFO )
    {
      memcpy( data, &m_Datas.back(), sizeof(T) );
      m_Datas.pop_back();
    }
    else
    {
      memcpy( data, &m_Datas.front(), sizeof(T) );
      m_Datas.pop_front();
    }

    return true;
  }

private:
  list m_Datas;
  bool  m_bLIFO; // true 이면 후입선출, false 이면 선입선출
};



void main()
{
  Stack< int > Int_Stack;

  // LIFO로 설정
  Int_Stack.SetInOutType( true );

  Int_Stack.push( 10 );
  Int_Stack.push( 20 );
  Int_Stack.push( 30 );

  int Value = 0;
  Int_Stack.pop( &Value );
  cout << "LIFO pop : " << Value << endl << endl;

  Int_Stack.Clear();


  // FIFO로 설정
  Int_Stack.SetInOutType( false );

  Int_Stack.push( 10 );
  Int_Stack.push( 20 );
  Int_Stack.push( 30 );

  Int_Stack.pop( &Value );
  cout << "FIFO pop : " << Value << endl << endl;
}

결과 

 

List에 대해서 가장 많이 사용하는 것을 기준으로 설명했는데 그림과 예제 코드를 보면서 이해가 잘 되었는지 모르겠네요. 

보통 STL 관련 글을 보면 int나 float과 같은 기본 자료 타입을 사용하는 것에 대해서는 잘 나오지만, 유저 정의 자료 형을 사용하는 것에 대해서는 잘 나오지 않습니다. 그러니 예제 코드 중 유저 정의 자료 형을 사용한 부분을 특히 잘 보시기를 바랍니다. 다만, 유저 정의 자료 형을 사용하는 경우 함수 객체라는 것을 알아야 정확하게 이해가 될 테니 함수 객체 부분에 대해서는 아직 설명을 제대로 하지 않아서 잘 이해가 되지 않을까 걱정이 됩니다. 이 부분에 대해서는 다음에 함수 객체에 대해서 설명할 때 다시 언급 하겠습니다. 

list의 멤버는 제가 설명한 것 이외에도 더 있으니 좀 더 알고 싶은 분들은 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/00k1x78a.aspx를 참고해 주세요. 


표 3. 설명하지 않은 list의 멤버들

과제

이번 회부터는 STL 라이브러리를 설명하고 있으므로 배운 것을 활용하여 프로그램을 만들어 볼 수가 있습니다. 일방적으로 저의 글만 보는 것은 심심할 테니 제가 내는 문제를 풀어 보시기를 바랍니다.^^ 


[과제 그림 1] 점 5개로 이루어진 도형 

위 그림은 순서대로 A, B, C, D, E 점을 찍은 후 서로 연결하여 도형이 만들어진 것입니다. 

과제 1) 이것을 list를 사용하여 만들어 보세요 

꼭 그림을 그리지 않아도 됩니다. A, B, C, D, E의 값을 순서대로 넣고 순서대로 출력하면 됩니다. 


[과제 그림 2] 새로운 점 F 추가 

과제 2) 점 F가 새로 추가 되었습니다. A, B, C, D, F, E 순으로 선이 연결 되도록 해 보세요. 

과제 3) 점 D의 값을 (200, 100)으로 변경해 보세요. 

과제 4) 점 C를 삭제해 보세요. 

아주 간단하게 list 조작을 테스트 해 볼 수 있는 간단한 과제라고 생각합니다. 꼭 프로그램을 만들어 보세요.