[C++] Type casting

1. static_cast : 이성적인 형 변환을 지원하는 연산자
포인터를 사용하여 변환을 수행할 경우, 일단 static_cast 를 먼저 사용하는 것이 바람직하다.


위 코드가 c로 컴파일 하면 error 발생하지 않고
cpp로 컴파일하면 error가 발생하는 이유는 무엇일까?

malloc() 함수로 반환되는 void* type 을 char*로 casting 하는 것은 사실 C언어에서도 허용되선 안되는 코드이다.
C언어 컴파일러는 개발자의 코드를 100%신뢰하는 것을 전제로 개발되었기에 컴파일 타임 에러를 발생시키진 않는다.
하지만 C++ 는 형변환을 strict 하게 처리한다.
그러므로 개발자가 명시적 형변환을 해야 한다.

하지만, 명시적 형변환은 컴파일러가 무조건 허락해주는데 문제점이 있다.
그러므로, static casting 을 사용해서 위의 문제점을 예방한다.


static_cast 는 이성적인 형 변환만을 진행한다.
malloc 으로 반환되는 void* 는 그 자체로 연산이 불가능하므로,
char* 로의 형 변환은 이성적이라 말할 수 있다.


2. reinterpret_cast : 비이성적인 형변환을 하려는 경우 사용한다.
C언어의 대부분의 형 변환을 지원한다. (마치 C언어의 명시적 형변환 같이 동작한다.)

double 값을 int*로 casting 하듯 down casting이 필요한 경우가 발생한다.
예를 들어, big endian 과 little endian 을 검사하는 경우

c 를 출력할 때 1이 출력되면 little endian으로 볼 수 있다.

하지만 컴파일러는 이성적인 형 변환이 아니기 때문에 에러를 반환한다.
위와 같이 비이성적인 형 변환을 위해서는 reinterpret_cast 를 사용해야 한다.




3. const_cast : 상수 객체를 비상수 객체로 변환할때 사용한다.
const_cast 를 사용했다는 것은 대부분 설계가 잘못되었을 가능성이 높다.


4. dynamic_cast : 안전하게 pointer 와 reference 를 상속관계에 있는 class로 up, down, side casting 을 지원한다.

Reference : dynamic_cast from cpp reference

위 예제서도 볼 수 있듯이 dynamic_cast는 이성적으로 down casting 이 되는 것만 casting 이 되도록 한다.

[C++11] Lambda

Lambda
: scope 내에 있는 변수에 접근하여 사용할 수 있는 이름없는 함수 객체(Closure)를 생성하는 방법

먼저 함수 객체가 어떤 개념을 갖는지 살펴보자.



p는 객체인데, 마치 function 처럼 쓰이고 있다.
원리는 p.operator()(1, 2) 를 호출하는 것이다.
괄호()도 재정의가 가능하다!

함수 객체 개념
: () 연산자를 재정의 해서 함수 처럼 사용 가능한 객체(Function operator, Functor)


함수 객체를 왜 사용하는 것일까?

cmp1, cmp2 는 함수 이름은 다르지만 signature 가 같기 때문에
함수 포인터 f1으로 가리킬 수 있다.
하지만 signature 가 같기 때문에 cmp1, cmp2 는 같은 type이라고 할 수 있다.

반면, Less, Greater 의 () 는 모두 같은 signature 를 같지만
Less() 는 Less 만의 typedㅣ고, Greater() 는 Greater 만에 종속된 type 이다.

핵심 1. 일반 함수는 자신만의 타입이 없다.
signature가 동일한 함수는 모두 같은 타입니다.

핵심 2. 함수 객체는 자신만의 타입이 있다.
signature 가 동일해도 모든 함수 객체는 다른 타입이 된다.


inline 사용이 필요한 경우를 살펴보자.

먼저 Sort() 함수를 살펴보자.
우리는 정렬 함수를 구현할 때 비교 함수를 함수 포인터로 받아 상황에 따라 동적으로 바꿀 수 있다.
하지만, 아무리 비교 함수(e.g, cmp1, cmp2) 가 inline 으로 선언되었다 해도
실제로 컴파일을 할 때 inline 치환이 되지 않는다.

cmp 로 올 수 있는 것은 무궁무진하기 때문에 컴파일러 입장에서는 inline 으로 치환 할 수 가 없다.
Sort에 인자로 오는 *cmp 함수 포인터는 절대로 inline 치환 될 수 없다.
결국 inline 을 사용하여 성능 향상을 가져올 수 없다.

반면에, 함수 객체를 사용한 Sort2 함수를 보면
컴파일 입장에서 Sort2에 전달되는 less 는 Less type으로 정확히 알 수 있고,
Less 내부에 () 는 inline 으로 되어 있으므로, inline 으로 치환되어 성능향상을 가져올 수 있다.

하지만 Sort2 는 정책을 바꿀 수 없으므로, Greater type을 받아들일 수 없다.
결국 Template 을 사용하면 정책도 바꿀 수 있도록 해야 한다.

Sort3의 T 는 template 이기 때문에, 전달되는 T type 에 따라서 목적 코드가 커지는 단점이 있다.
하지만 이 Sort3() 함수가 아주 큰 function 은 아니고, 전달되는 T type의 개수가 실제 코드에 아주 많지 않다면 큰 문제가 되지 않는다.




실제로 함수 포인터와 함수 객체를 사용했을 때는 비교하면 꽤나 큰 성능 향상을 가져온다.
간단한 예제 프로그램에서만도 10배 정도의 차이를 나타낸다.

그래서 C++11에서는 이 함수 객체를 더 편하게 사용하기 위해 lambda 를 도입한다.

먼저 () 연산자를 재정의할 때 주의할 점이 있는데,

대부분 함수객체의 () 연산자 함수는 상수 함수로 만드는 것이 좋다.
위 예제의 foo() 함수에서 처럼 상수 객체에서 호출하는 경우가 있기 때문인데,
일반적으로 template 함수 작성시 T type을 인자로 받을 때 값 복사가 이뤄지는 redundant 한 상황을
방지하기 위해 관습적으로 const T& 로 선언하게 된다.
위 예제를 보면 결국 const T& a 가 되는데, a는 상수 객체가 된다.
상수 객체는 상수 함수만을 호출할 수 있으므로 () 연산자 재정의시에 상수 함수로 만들어야 한다.


그럼 이제 Lambda 표현식을 어떻게 사용하는지 살펴보자!

람다 표현식(Lambda Expression)은 함수 객체를 만드는 표현식이다.
[] 는 Lambda Introducer 라고 하며, Lambda가 시작됨을 알리는 표현식이다.

위 sort() 코드는 컴파일러가 아래와 같이 함수 객체를 생성하는 코드로 변경하게 된다.

Closure(클로져)는 람다 표현식을 통해서 컴파일러가 만든 클래스이다.

결국 Lambda 를 사용하는 이유?
함수객체를 사용해서 inline 치환을 하고 성능 향상을 얻기 위해서이다.


Lambda의 특징에 대해 살펴보자.

f1, f2 는 구현이 완전히 똑같은 객체다.
하지만 람다는 함수를 만드는게 아니라 함수 객체를 만드는 것으로
결국 f1, f2 는 다른 타입이 된다.

실제로 f1, f2 의 이름이 다른 것을 RTTI 기법을 사용하여 확인할 수 있다.

결론 : 모든 람다는 다른 타입이다.(함수 객체 이므로..)




위 예제에서와 같이 다시 f1에 함수 객체를 넣으려고 하면,
실제 구현 코드는 똑같아도 위와 다른 타입이기 때문에
f1에 다른 타입을 넣을 수 없어서 컴파일 에러가 난다.
앞으로 f1은 다른 타입을 가리킬 수 없게 된다. 그러므로 inline 치환된다.

Labmda 는 함수 포인터로의 변환도 가능하다.
하지만 f2 는 함수 포인터 변수 이므로, 상수가 아니다.
이후 code에서 다른 함수를 가리킬 수 있으므로,
그러므로 inline 치환되지 않는다.

f3도 다른 function 을 참조할 수 있다. e.g, f3 = &foo;

결국엔 inline 치환되는 것은 오직 f1하나뿐이다.
inline 치환되기 위해서는 컴파일러가 해당 타입이 변경되지 않을 것임을 명확하게 인지되어야 한다.
따라서 아무리 Labmda 표현식을 사용하더라도 그것을 담을 변수가 변경되지 않는 속성을 가져야 한다.

Lambda 에 전달될 수 있는 인자로는 무엇이 좋을지 다시 정리해서 생각해보자.

1. 함수 포인터
- 가능하긴 하지만 함수 포인터는 inline 치환이 되지 않으므로, lambda 를 사용하는 의미가 없어진다.
2. function template class
- 가능하지만 function<> 으로 전달되는 것은 변수이므로 inline 치환되지 않는다.
3. auto
- auto 는 절대 함수 인자로 받을 수 없다.
4. template
- OK!! inline 치환이 된다.

결국, 람다 표현식을 인자로 받으려면 template 을 사용하자!


Lambda에서 return type은 어떻게 표시해야 할까?

f1의 경우 return type이 int 하나로 결정되어 있는 경우, 컴파일러가 자동으로 추론한다.

하지만, f2처럼 -> 를 사용해서 람다의 리턴 타입을 명확하게 표시할 수 도 있다.

f3처럼 if-else 문이 있더라도 반환하는 타입이 동일하기 때문에, 컴파일러가 리턴 타입을 자동으로 추론할 수 있다.

하지만 f4와 같이 2개 이상의 리턴문이 다른 타입을 반환하면
반드시 trailing return 을 표시해야 한다.


Lambda 내부에서 Lambda외부에 선언된 변수에 접근(Capture)하기 위한 방법은 무엇일까?

Lambda 외부에 선언된 변수에 접근하고자 할 때는 [] 안에 해당 변수이름을 전달한다.
또한 해당 block 내의 모든 지역 변수에 접근하고자 할 때는 "="를 전달한다.

실제로 []에 변수 이름을 전달하거나 "="를 전달했을 때 생성되는 코드는 다음과 같다.

결국엔 Closure 객체 안에 멤버 변수로 보관하고 있는 것이다.


Closure에서 변수를 capture하고 있는 원리에 한 단계 더 접근해보자.

v1 = 0; 은 에러를 발생시킨다.
() 연산자를 재정의한 것이 상수 함수이므로, 멤버 변수를 변경할 수 없기 때문에 컴파일 에러가 발생한다.
그렇다면 Closure_Object 내에 멤버 변수에 mutable 선언하면 되지 않을까?


mutable 키워드를 사용하여 mutable lambda 로 선언한다.
지역변수를 캡쳐한 멤버 변수가 mutable 이 된다.

하지만 Closure_Object의 v1 멤버 변수(복사본)이 변경된 것이지
main 함수의 v1 지역변수(원본)이 변경된 것이 아니다.



main 함수의 지역변수(원본)을 변경하려면 mutable 키워드는 삭제하고, & 를 추가한다.

[]에 &를 전달했을 때 컴파일러가 생성하는 Closure 객체는 다음과 같다.



지역 변수가 아닌 class 의 멤버 변수에 접근하기 위해서는 어떻게 해야할까?


단순히 [] 에 data를 전달하면 되지 않을까 생각할 수 있지만,
data 는 지역변수가 아니기 때문에 [data]라고 쓸 수 없다.


Class내에서 내부 어디서든 접근 가능한 키워드를 생각해보면, this 가 있다!
[]에 this를 전달하면 &키워드가 없으므로, 값이 전달된다.
하지만 this 는 포인터이기 때문에 멤버변수 data의 변경이 가능하다.
결국엔 컴파일러에 의해 생성되는 Closure_Object 멤버 변수로 Test* 가 있는 것이다.

또한 또한 this외에도 "=" 로도 가능하다!




인자가 없는 Lambda 를 표현하려고 한다면?

인자가 없는 경우에는 ()를 생략해도 된다.

[C++11] Deleted function

Deleted function
: function 을 사용하지 않고 지워버림을 명시적으로 나타내는 syntax.


Mutex class에서 복사생성자가 필요가 있을지 생각해보자.
개발자가 어떤 function 이나 operator 를 삭제하길 원한다면 delete 키워드를 사용하면 된다.
위 예제에서는 복사생성자가 동작하지 않길 원하기 때문에 복사생성자, 그리고 =(대입연산자)를 삭제했다.

그리고 반드시 private 에 쓸 필요는 없지만,
어차피 복사생성자를 안쓰려는게 목적이기 때문에 private 에 쓰는 것이 더 좋다.

delete 사용시 주의할 점은 삭제하려는 function 의 선언시에 사용되어야 한다는 점이다.

선언 이후에 삭제할 수는 없다.


또한 default 생성자를 명시적으로 나타내는 키워드로 default 를 사용할 수 있다.
물론 Mutex() {} 와 같이 사용할 수 있지만,
C++창시자는 Mutex() = default; 라고 쓰는게 더 직관적이지 않냐고 얘기한바 있다.

[C++11] Scoped enum

Scoped enum
: C++98에서 사용되던 기존의 enum과 달리 그것의 이름을 타입으로 가지고 scope 가 정해진 enumerator 이다.

먼저 c++98에서 사용하던 enum 을 살펴보자.


C++11에서 제공하는 scoped enum 을 살펴보자.

scope enum 은 해당 scope 를 통해서만 접근이 가능하고 암시적인 형변환이 불가능하다.
따라서 해당 enum 값에 접근할 때 scope 를 통해서 접근하고,
형변환을 원한다면 statis_cast를 사용할 수도 있다.

[C++11] User define literal

User define literal
: 사용자 정의 literal operator 를 추가할 수 있다.

예제를 통해서 살펴보자.

premitive type 인 float의 값을 표현할 때 접미사로 f 를 사용할 수 있다.
이와 같이 사용자 정의 class 인 Meter 에도 단위를 직관적으로 표현하도록 literal operator 를 정의할 수 있을까?


Meter classd에서 m operator 를 정의하여 user define literal operator 를 사용할 수 있다.
한 가지 주의할 점은 operator 를 정의할 때 전달 받는 인자의 타입이 정해져 있다는 것이다.

정수 literal 은 unsigned long long, const char* 로 받을 수 있으며,
부동소수점 literal 은 long double, const char* 로,
무자열 literal 은 (const char*, size_t) 로,
문자 literal 은 char 로 받을 수 있다.

하지만 사용상의 문제점은 다른 개발자가 3m 를 3 미터가 아니라 3분으로 인식할 수도 있다는 것이다.
그래서 C++ 표준 위원회에서는 왠만하면 사용자 정의 상수를 정의하지 말것을 recommend 하고 있다.

C++ 표준에서 제공하는 literal operator 의 예를 살펴보자.

s를 붙여줌으로 써 const char* 와 string 을 구분하여 전달할 수 있다.

[C++11] Raw string

Raw string
: 문자열을 표현할 때 특수 문자를 \ 기호 없이 쉽게 표현하도록 C++11에서 지원



기존 C++98에서 "\"를 표현하기 위해서 "\\" 두번써야 하는 번거로움이 있다.
e.g, 디렉토리 경로나 정규 표현식 사용시 복잡해진다.

C++11 의 RawString 문법 : R"(문자열)"
결국엔 컴파일러가 "( 로 Raw string 문자열 시작을 인지하고 )" 로 끝을 인지한다.
문자열에 )" 를 표현할 일이 없으면 굳이 사용자 정의 토큰을 추가할 필요 없이 편하게 사용할 수 있다.

[C++11] Perfect forwarding

Perfect forwarding
: wrapper function(or class)를 만들 때 인자를 완벽하게 전달하는 기술


위 예제는 wrapFunc()함수에 함수와 인자를 전달하여 전달한 함수에 인자를 완벽하게 전달해보려 시도?하는 예제이다.
물론 전혀 완벽하지 않은 코드이다.


template<typename F, typename T> void wrapFunc(F f, T a) 함수는
a를 값으로 전달 받기 때문에 참조가 아니게 되어 n의 값이 변경되지 않는다.

그렇다면 a를 참조로 받는다면 되지 않을까?

하지만 이 함수의 문제점은 rvalue 의 reference 를 받을 수 없다.
T& a 는 rvalue reference(위 예제에선 wrapFunc(foo, 10); 호출 시 10이 rvalue)가
전달되는 경우를 처리할 수 없다.

그렇다면 rvalue 를 전달받기 위해 const 키워드를 이용한다면 가능하지 않을까?

하지만 역시 const 키워드를 사용하면 goo(int&) 함수를 호출하는데 문제가 된다.(signature가 맞지 않음)

결국 위 예제는 perfect forwarding 이 되지 않는다.
이제 이 문제를 해결해보자!!



해결책 1)
함수 overloading 을 이용해서 const 인자가 있는 것과 없는 function 을 2개 선언한다.

단점 : N개의 인자를 perfect forwarding 시키려면 2^n 개수로 template function을 만들어야 한다.

다른 해결 방법을 보기 전에 참조(Reference)에 대해 잠시 생각해보자.

r1 = r2; 코드는 값이 복사되는 것일까? 참조하는 주소가 복사되는 것일까?
정답은, 값이 복사된다!!

Why?
C++에서 참조라는 개념은, 한번 초기화되면 다시는 다른 곳을 가리킬(참조) 수 없다.
const 와 동일한 느낌이다.
그러므로 r1 = r2; code 에서 r1이 가리키는 참조 주소가 변경되는 것이 아니라(변경될 수 없음),
r2가 참조하는 곳의 값이 r1이 참조하는 곳에 다시 쓰여지는 것이다.

참조와 포인터는 모두 기존 메모리를 가리키게 된다.
하지만 대입 연산시에 차이점이 있다.
참조(Reference) : 값이 이동한다. 값을 꺼낼 때 *를 붙일 필요가 없다. 참조는 자동으로 역참조가 되는 상수 포인터라고 볼 수 있다.
포인터(Pointer) : 참조(주소)가 이동한다. 값을 꺼낼 때 *를 붙여야 한다.

그렇다면 값이 아닌 참조가 이동할 수 있는 참조를 만들 수 있지 않을까?!


해결책 2) 이동 가능한 참조 만들기

C++의 참조는 기존 변수에 이름을 하나 만들어서 메모리 주소를 가리키는데 사용한다.
결국에는 객체 하나 만들어서 그 안에 포인터 두고 그 주소를 가리키게끔 하는 거랑 똑같다.
우리는 그것을 xreference_wrapper class로 만들었다.
그리고 참조는 다른 변수를 가리켜야 한다. 그러기 위해선 포인터가 필요하고..
그 포인터는 T* obj; 이다.

main() 함수에서 r1 = r2; 코드는 값이 아닌 참조가 이동한다.
우리는 xreference_wrapper 클래스에 대입연산자를 정의하지 않았지만,
default 대입 연산자가 동작할 것이고 이것은 포인터가 가리키는 주소를 변경하게 된다.
그렇다면, *(asterisk)없이 값에 접근할 수 있는 code만 추가되면 된다.
그것은 &연산자를 재정의함으로써 가능하다.

또한 &연산자를 재정의함으로써 int& r3 = r1; 코드에서
r1은 객체인데, c++에서 변환 연산자가 동작하므로 결국엔 int* 를 r3에 전달할 수 있게 된다.

Reference(참조)를 class 로 구현해서 값이 아닌 참조가 이동되도록 했다.


xreference_wrapper 를 이용해서 wrapFunc함수를 호출해보자.

위 예제에서

코드는 모두 n의 주소를 보낸다.
r은 은 xrefernce_wrapper 이므로 int& 으로 변환이 가능하다.
따라서 wrapFunc에 전달된 T 는 int& 가 된다.

하지만 &n 은 wrapFunc에 전달된 T가 int* 가 되므로 goo(int&)으로 호출이 불가능하다!!
여전히 문제점이 남아있다.



먼저 이전 예제에서 사용한 xreference_wrapper에 대해 생각해보자.
Class template(클래스 템플릿)은 T의 암시적 추론이 불가능해서 항상 어렵다.
그렇다면 암시적 추론이 가능한 Function template(함수 템플릿)을 사용해 좀 더 쉽게 만들어 보자!

xref 함수는 전달된 T& 를 이용해서 참조를 나타낼 수 있는 xreference_wrapper로 변환하여 반환하는 함수이다.
xreference_wrapper 로 반환될 경우 참조를 전달받는 함수에 전달이 가능하다!


r은 main 함수 내에 계속 쓸것인가? 아니다. wrapFunc에 잠깐 전달하기 위한 용도다.
그러므로 임시객체를 사용하는 것이 더 바람직하다.

하지만 xreference_wrapper 는 class template 이기 때문에, 생성자를 통해서 type을 추론할 수 없다.
그래서 를 항상 써야 한다.
하지만 function template(함수 템플릿)은 전달되는 인자로 type이 추론 가능하다!



결국엔 참조를 보내려면 이렇게 해야 한다.
Function template은 전달된 인자의 타입을 추론할 수 있어서
함수 내부에서 다시 Class template으로 전달할 때는 이미 추론한 type을 전달하기 때문에
Class template에 전달하는데 문제가 없게 된다.

참조를 전달할 수 있는 ref 를 사용하는 예제를 살펴보자.

먼저 C style의 코드부터 살펴보자.

f1 함수 포인터는 인자가 없고 반환도 하지 않는 함수를 가리킬 수 있다.
위 예제에서는 foo 함수를 가리키는데,
f1 함수 포인터는 signature 가 다른 함수를 가리킬 수 없다.

그럼 C++ 에서는 어떻게 할 수 있을까?

f 의 장점은 signature가 다른 goo 함수를 가리키게 할 수도 있다는 것이다.

하지만 goo 함수를 가리키도록 하여 goo함수를 호출하면,
n 의 값이 변경되지 않음을 알 수 있다.

perfect forwarding 이 되지 않았다는 의미이다.



결국엔 ref 를 이용하여 참조가 전달되도록 하면 n 이 변경되는 것을 확인 할 수 있다.



rvalue, lvalue에 대한 예제를 살펴보자.

foo(int&)에 전달된 c 는 const int 이므로 int& 로 전달받을 수 없다.
또한 goo(int)에 전달된 n 은 int& n으로 전달되었기에 error 가 발생한다.

그렇다면 functcion template 으로 바꾼 후에는 어떻게 될까?

foo(c); 을 호출하면 T가 const int 로 결정되므로 문제가 없다.
또한 goo(&n); 을 호출하면 T가 int* 가 되므로 문제가 없다.

이제 &가 하나가 아닌 좀 더 복잡한 경우를 살펴보자.

이전 포스트에서 &은 lvalue reference 이고, && 은 rvalue reference 라고 했었다.
foo(int&&) 함수는 rvalue reference 를 인자로 받는다.
따라서 foo(10) 은 동작하지만, n은 lvalue 이기 때문에 foo(n) 호출 시 문제가 된다.

goo(T&&)함수를 살펴보자.
goo(r) 을 호출할 때 T는 어떻게 될까?
r은 int& 타입인데, 결국에 goo 에 전달된 a 는 int& && 타입을 갖는 것일까?
이렇게 &가 3개 이상 충돌할 경우에는 어떤 reference 타입이 되는지 규칙이 있다.

& && 만날 경우 & 가 되고
&& & 경우 & 가 되며,
&& && 는 && 가 된다.

결국 && && 두개가 만나야 && 가 된다.

이 규칙에 따라서 goo(r)를 호출하면 결국 a 는 int&& 타입이 된다.

정리하자면,
int& : lvalue reference 는 lvalue 타입만 받는다.
int&& : rvalue reference 는 rvalue 타입만 받는다.
T&& : universal reference(forward reference) 라고 부른다.
이 Universal reference 는 lvalue 가 전달되면 lvalue reference 가 되고
(T : int& 되므로, T&& int& && 가 되고 => int &)
rvalue 가 전달되면 rvalue reference 가 된다.
(T : int&& 되므로, T&& 는 int&& && -> int&&)


지금까지 얘기하는 이 모든게 perfect forwarding 을 위해서이다.
타입의 종류와 인자 개수에 제한받지 않고 인자를 전달받기 위해서 template 과 universal reference 를 쓰는 것이다.

그렇다면 universal reference 를 사용하는 간단한 예제를 살펴보자.

wrapFunc(foo, 10); 을 호출하면 10은 rvalue 이므로,
T&& 는 int&& 가 되어 rvalue 를 전달받을 수 있게 되고 foo(int) 함수를 호출하는데 문제가 없다.
또한 wrapFunc(goo, n); 을 호출하면 n 은 lvalue 이므로,
T&& 는 int&가 되어 lvalue 를 전달받을 수 있게 되어 goo(int&) 함수를 호출할 수 있다.



위 예제에서 문제점은 무엇일까?

wrapFunc(foo, 10)을 호출하면 10은 rvalue 이기 때문에 T&& 는 int&& 로 전달된다.
하지만 a는 lvalue 이기 때문에! foo(int&&) 에 전달할 수 없다.

a가 lvalue 인 것이 이해하기 어렵다면 아래 코드를 살펴보자.

위 코드에서 r 은 rvalue 인가? lvalue 인가?
10은 rvalue 이지만 r 은 lvalue 이다.
이전 예제에서도 동일하게 wrapFunc(F f, int&& a) 에서 a는 lvalue 가 되는 것이다.
그리고 이 lvalue 인 a를 foo(int&&)에 전달하니 error가 발생하는 것이다.

그렇다면 casting 을 해서 rvalue 일 때는 rvalue 로, lvalue 라면 lvalue로 전달해주면 되지 않을까?

static_cast<T&&> 는 인자가 rvalue 라면 rvalue 로, lvalue 라면 lvalue로 캐스팅해준다.
rvalue가 오면 static_cast(a);
lvalue 가 오면 static_cast(a); 가 된다.

하지만 좀 더 직관적으로 표현할 수는 없을까?
캐스팅이 아닌 함수를 호출하는 것으로 대신할 수는 없을까?

캐스팅하는 코드를 xforward란 함수를 만들어 감추고 단순 함수 호출로 사용해보자.
하지만 이 코드에는 문제가 있다.
wrapFunc(F f, T&& a)에서 a로 10을 전달하면,
T&& 는 int&&가 되고 a는 lvalue 가 된다.
따라서 xforward의 T&& 는 int& 로 추론된다.
컴파일러가 타입을 암시적으로 추론해버리는 것이다.

결국엔 반드시 컴파일러가 명시적으로 추론하도록 해야 한다.

위 예제에서 만든 xforward는 이미 C++ 표준에서 forward 함수로 제공하고 있다.

그렇다면 이제 타입에 관해서는 해결을 했으니, 여러 개의 인자를 받고 반환해주는 일이 남았다.

일단 여러개의 인자를 전달 받기 위해서는 '...' 를 인자에 붙여준다.
또한 forward 에 전달할 때도 ... 를 붙여주는데 (args) 밖에 써야한다는 점에 주의하자.

return type을 알 수 없으므로, auto 키워드를 사용하여 반환한다.

완벽한 전달자가 되려면,
1. 인자를 Universal(forward) reference 사용
2. 원래 함수를 보낼 때 인자를 다시 forward로 묶어서 전달
3. forward 방식의 명시적 추론을 사용
4. 여러개의 인자를 받기 위해 가변인자 템플릿을 사용

하지만 아직까지도 문제점이 남아 있는데...
반환 타입이 참조일 경우 문제가 생긴다.
만약 int& foo(int a); 라면 어떻게 될까?


그전에 잠시 ... 가 밖에 써야하는 점에 대해 간단한 예제를 통해 살펴보자.

goo(args...);를 호출하면 goo(1, 2, 3); 이 될 것이다.
hoo(args...); 를 호출하면 어떻게 될까?
에러가 발생한다. hoo 함수는 인자가 1개이기 때문이다.

goo(hoo(args)...); 를 호출하면
goo(hoo(args의 1번째), hoo(args의 2번째), hoo(args의 3번째)); 와 같다.

이전 예제에서 ... 를 밖에 써야 하는 이유에 대해 조금은 이해가 됐으리라고 생각한다.

마지막으로 Perfect forwarding 이 적용된 예제를 살펴보자.

Android 에서 singleton 을 구현할 때 사용하는 CRTP 기법에 perfect forwarding 을 적용해보자.

CRTP 기법은 부모가 템플릿인데 자식이 상속 받으면서 자신의 이름을 부모에 템플릿 인자로 전달하는 기법이다.
하지만 반드시 default constructor가 필요하다는 단점이 있다.
perfect forwarding 을 사용하여 이 단점을 해결할 수 있다.