ft_striteri & Function pointer

05 Oct 2023 in 42Cursus on Libft

“ft_striteri에 대하여”

<목차>

• <목차>
• (1) MY CODES
• (2) 함수 포인터
  • (1) 함수 포인터 선언
  • (2) 함수 포인터 초기화 및 호출
• (3) 콜백 함수(CallBack Function)

1. MY CODES

2. 함수 포인터

3. 콜백 함수

ft_striteri – 함수 포인터를 사용하여 문자열에 함수를 적용해보자

(1) MY CODES

#include "libft.h"

void	ft_striteri(char *s, void (*f)(unsigned int, char*))
{
	size_t	i;

	i = 0;
	while (s[i])
	{
		f(i, &s[i]);
		i++;
	}
}

• 매개변수로 함수를 적용할 문자열과, 적용할 함수의 포인터를 받는다.
• 여기서 함수 포인터 f가 가리키는 함수는 unsigned int와 문자열을 매개변수로 받고, 반환값은 존재하지 않는다.

(2) 함수 포인터

• 함수 포인터, 사용할 일이 생길때마다 다시 공부하게 되는 악질적인 녀석이다. 사용할 일이 거의 없지만, 작동 방식은 이해해두는 것이 좋다고 생각한다.

함수에도 주소가 있다.

• 우리가 변수의 포인터는 줄기차게 사용하기 때문에 익숙하지만, 함수의 포인터는 그렇지 않기 때문에 잘 와닿지 않는 사실이다. 매개변수 포인터 값을 출력할 수 있는 것처럼 함수 포인터 값도 출력할 수 있다.

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int	foo()
{
	return 5;
}

int main()
{
	char	*num = "apple";
	printf("%p %p\n", num, foo);
}

output:
	0x105bf8f9e 0x105bf8f30

• 결과값을 보면 알 수 있다시피, apple의 포인터값은 “0x105bf8f9e”이고, 함수 foo의 포인터값은 “0x105bf8f30”이다. 함수 포인터의 크기의 경우 컴파일러와 아키텍처에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 대부분의 현대 32-bit 시스템에서는 함수 포인터는 4바이트 크기를 가지며, 64-bit 시스템에서는 8바이트 크기를 가진다. 이것이 대부분의 컴파일러에서 사용하는 표준 크기로 알려져 있다. 함수 포인터의 대략적인 사용에 대해 살펴보자.

#include <stdio.h>

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

int subtract(int a, int b) { return a - b; }

int main() 
{
    int (*operation)(int, int); // 함수 포인터 선언

    operation = add; // 함수 포인터 초기화
    int result = operation(5, 3); // 함수 포인터를 사용하여 add 함수 호출
    printf("Result : %d\n", result);

    operation = subtract; // 함수 포인터를 subtract 함수로 변경
    result = operation(5, 3);
    printf("Result : %d\n", result);

    return 0;
}

(1) 함수 포인터 선언

	int (*operation)(int, int);

• 여느 변수와 같이 맨 앞의 int는 반환형이다. (*operation)은 함수 포인터의 이름이다. 마음대로 지어도 된다. (int, int)는 함수가 받는 매개변수를 의미한다. operation이 가리키는 함수는 한 쌍의 int를 매개변수로 받는다. 괄호가 비어있으면 매개변수가 없다는 것을 의미한다(void).

	void (*func)();

• 이 함수 포인터는 void 형이며, 이름은 func이고, 가리키는 함수는 매개변수를 받지 않는 함수이다.

(2) 함수 포인터 초기화 및 호출

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) { return a + b; }
...

int main()
{
    ...
    int (*operation)(int, int); // 함수 포인터 선언
	operation = add; // 함수 포인터 초기화
	int result = operation(5, 3); // 함수 포인터를 사용하여 add 함수 호출
	printf("Result : %d\n", result); // output: 8
    ...
}

• 이렇게 보니 그냥 보통 변수랑 사용 방법이 다른게 거의 없다. 함수이기 때문에 결과값은 int 변수에 담을 수 있다는 점이 눈에 띈다. 이렇게 줄줄 써놓고 나니, 왜 함수 포인터를 사용하는지에 대한 의문이 생겨난다.
• 함수에 주소가 존재하고, 함수를 매개변수로 담을 수 있다는 사실은 적어도 내가 생각한 것보다는 훨씬 의미가 있는 요소였다. 함수 포인터의 대표적인 쓰임새로 볼 수 있는 콜백 함수에 대해 알아보자. 콜백 함수는 라이브러리 확장을 통해 프로그램의 유연성을 보장할 때 사용할 수 있는 강력한 도구로 알려져 있다.

(3) 콜백 함수(CallBack Function)

• 말하자면 C 언어의 콜백 함수는 함수 포인터가 매개변수로 들어가는 함수이다. 즉

  void	ft_striteri(char *s, void (*f)(unsigned int, char*));
  

• 이 녀석도 콜백 함수로 볼 수 있다.
• 위에서 콜백 함수로 라이브러리를 확장하고 프로그램의 유연성을 보장할 수 있다고 말했는데, 어떻게 그게 가능한 것일까? 아래 링크를 참조하면 이해가 빠를 것 같다.

C언어 - callback 함수(콜백 함수)

• 예를 들어 내가 배포한 라이브러리 libft에, void ft_striteri(char *s, void(*f)(unsigned int, char*))를 아래와 같이 작성했다고 하자.

#include "libft.h"

void	MyUpperCase(unsigned int idx, char *c) 
{
    if (c != NULL && *c >= 'a' && *c <= 'z') 
        *c = *c - 'a' + 'A'; // 소문자를 대문자로 변환
}

void	ft_striteri(char *s, void (*f)(unsigned int, char*))
{
	size_t	i = 0;

	if (!f)
		f = MyUpperCase;

	if (!f)
	{
		while (s[i])
		{
			f(i, &s[i]);
			i++;
		}	
	}
}

• 나의 라이브러리를 사용하는 사람은 내가 기본적으로 지정한 ft_striteri를 그대로 따를 수도 있고, 자신이 따로 정의한 함수를 매개변수로 보내 MyUpperCase 이외의 다른 작업을 하도록 할 수 있다. 사용자가 필요로 한다면 자신의 입맛대로 라이브러리를 확장시킬 수 있기 때문에 프로그램의 유연성을 보장할 수 있다. 이것이 콜백의 개념이라고 한다.

• 대문자로 바꾸는 것이 아니라, 인덱스를 출력하고자 한다면?

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

// 사용자가 정의한 print char 함수
void	print_char(unsigned int idx, char *s) 
{
    printf("index %u: %c\n", idx, *s);
}

// 물론 MyUpperCase는 라이브러리 사용자에게는 가려져 있을 것이다.
void	MyUpperCase(unsigned int idx, char *s)
{
    if (s != NULL)
		if (*s >= 'a' && *s <= 'z')
			*s -= 'a' - 'A'; // 소문자를 대문자로 변환
}

void	ft_striteri(char *s, void (*f)(unsigned int, char*))
{
	size_t	i = 0;

	if (!f)
	{
		f = MyUpperCase;
	}
	printf("%p\n", f);
	while (s[i])
	{
		f(i, &s[i]);
		i++;
	}
}

int	main()
{
	int		i = 0;
	char	s[] = "apple"; 
	// char	*s = (char*)malloc(sizeof(char) * 2);
	// s[0] = 'a';
	// s[1] = '\0';
	// char	*s = "apple" <- 리터럴로 선언시 bus error 발생

	ft_striteri(s, NULL); // 콜백 함수를 사용하지 않고 호출
	printf("%s\n", s);
	ft_striteri(s, print_char); // 콜백 함수를 사용하여 호출
	free(s);
	return 0;
}

output:
	0x101a9de00
	A
	0x101a9ddd0
	index 0: A

• 위의 ft_striteri()의 출력은 차례대로 함수 MyUpperCase를 가리키고 있는 함수 포인터 f의 값, 그리고 MyUpperCase가 적용된 문자열 ‘a’의 출력값, 그리고 함수 print_char를 가리키는 함수 포인터 f의 값, 그리고 print_char의 출력값이다. 이런 식으로 콜백을 사용하면 라이브러리에 국한되지 않고 다양한 행동 양식을 정해줄 수 있다.