auto가 원치 않은 형식으로 연역될 때에는 명시적 형식의 초기치를 사용

auto가 원치 않는 형식으로 연역되는 예가 있다.

std::vector<bool> features(const Widget& w);
Widget w;
bool highPriority = features(w)[5];
processWidget(w, highPriority);

위 코드에서는 정상적으로 작동한다. 하지만 highPriority를 auto로 대체하면 상황은 달라진다.

std::vector<bool>의 operator[]가 돌려주는 것은 한 요소에 대한 참조가 아니라 std::vector<bool>::reference 형식의 객체이다.

std::vector<bool>::reference가 존재하는 것은, std::vector<bool>이 자신의 bool들을 bool당 1비트의 압축된 형태로 표현하도록 명시되어 있기 때문이다. 그렇기 때문에 operator[]를 직접적으로 구현할 수 없다. std::vector<T>의 operator[]는 T&를 돌려주도록 되어있지만, C++에서 비트에 대한 참조는 금지되어 있기 때문에 std::vector<bool>의 operator[]는 bool&처럼 작동하는 객체를 돌려주는 우회책을 사용한다. 이를 가능하게 하는 것은 std::vector<bool>::reference의 기능중 하나가 bool로의 암묵적 변환이다.

bool highPriority = features(w)[5];		// 명시적으로 선언

여기서 features는 std::vector<bool>객체를 돌려주며 그 객체에 대해 operator[]가 호출된다.

auto highPriority = features(w)[5];		// highPriority의 형식을 연역한다.

features는 std::vector<bool> 객체를 돌려주며 operator[]가 호출되고 std::vector<bool>::reference 객체를 돌려주는 것까진 같다. 하지만 이후에 auto에 의해 highPriority의 형식이 연역되기 때문에 임시 std::vector<bool> 객체를 돌려준다. 이 객체는 std::vector<bool>::reference 객체의 한 복사본이며 임시 객체이므로 문장의 끝에서 파괴된다. 즉, processWidget(w, highPriority); 호출은 미정의 행동을 유발한다.

std::vector<bool>::reference는 대리자 클래스, 즉 다른 형식의 행동을 흉내내고 고방하는 것이 존재 이유인 클래스의 예이다.

표준 라이브러리 외에, 대리자 클래스는 표현식 템플릿 이라는 기법을 사용하는 C++라이브러리에서도 흔히 쓰인다.

정리하자면, 암묵적 변환을 지원하는 대리자 클래스의 표현식을 auto의 사용을 피해야 한다.

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실제 응용에서 대리자 클래스의 존재를 발견하여 auto가 대리자 클래스의 형식을 연역함을 알게 되었다고 하자. auto는 우리가 원했던 것과 다른 형식을 연역하기 때문에 명시적으로 지정한 초기치 관용구를 사용해 해결 할 수 있다.

형식 명시 초기치 관용구에서는 변수를 auto로 선언하되, 초기화 표현식의 형식을 auto가 연역하길 원하는 형식으로 캐스팅 한다.

auto highPriority = static_cast<bool>(features(w)[5]);

features(w)[5]는 std::vector<bool>::reference 객체를 돌려주지만 캐스팅 때문에 표현식의 형식은 bool이 되며, 결과적으로 auto는 highPriority의 형식을 bool로 연역한다. 실행 시점에서 std::vector<bool>::operator[]가 돌려준 std::vector<bool>::reference 객체는 자신이 지원하는 bool로의 변환을 수행하며, 그 변환 도중 features가 돌려준 std::vector<bool>을 가리키는 포인터가 역참조 된다. 그 시점에서 포인터는 여전히 유효하므로, 이전에 겪었던 미정의 행동 문제는 발생하지 않는다. 다음으로, 역참조된 bool vector에 대해 색인 5가 적용되며, 결국 highPriority가 5번 비트의 bool 값으로 초기화 된다.

 

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Conclusion

- "보이지 않는" 대리자 형식 때문에 auto가 포기화 표현식의 형식을 "잘못" 연역할 수 있다.

- 형식 명시 초기치 관용구는 auto가 원하는 형식을 연역하도록 강제한다.

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Reference

Effective Modern C++ 항목 6: auto가 원치 않은 형식으로 연역될 때에는 명시적 형식의 초기치를 사용하라