C++ 01.09 - 전방 선언과 정의 (forward declarations and definitions)

01.09 - 전방 선언과 정의 (forward declarations and definitions)

add.cpp 라는 샘플 프로그램을 보자.

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << std::endl;
    return 0;
}

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

아마도 이렇게 예상할 것이다.

The sum of 3 and 4 is: 7

그러나 비쥬얼 스튜디오에서는 아래와 같은 컴파일 에러가 발생한다. (2015 기준)

add.cpp(5) : error C3861: 'add': identifier not found

위 프로그램이 컴파일되지 않는 이유는 컴파일러가 파일의 소스코드를 순차적으로 읽기 때문이다. 컴파일러가 main() 함수의 5번째 행에서 add() 함수 호출을 하면 9번째 행까지 add() 함수를 정의하지 않았으므로 add가 무엇인지 알 수 없다. 그러면 '식별자 찾을 수 없음'과 같은 에러가 발생한다.

#include <iostream>

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << std::endl;
    return 0;
}

위와 같은 방법으로 main() 함수가 add() 함수를 호출할 때, 컴파일러는 add() 함수가 무엇인지 알 수 있다. 위 프로그램은 매우 간단하므로 변경이 쉽다. 그러나 크고 복잡한 프로그램에서는 어떤 함수가 다른 함수를 어떤 순서로 호출하는지 파악하는 것은 매우 복잡하다.

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전방 선언(Forward Declaration)

전방 선언(forward declaration)은 실제로 식별자를 정의하기 전제 식별자의 존재를 컴파일러에 미리 알리는 것이다.

함수의 경우, 함수의 몸체를 정의하기 전에 함수의 존재에 대해 컴파일러에 미리 알리는 것을 말한다. 이 방법으로 컴파일러가 함수를 호출할 때 함수가 정의된 방법이나 위치를 아직 모를 때에도 함수를 호출한다는 것을 이해시킬 수 있다.

함수의 전방 선언을 하려면 함수 원형(prototype)이라고 하는 선언문(declaration statement)을 사용해야 한다. 함수 원형은 리턴 타입, 이름 그리고 매개 변수로 구성되지만, 함수 몸체({} 사이의 부분)는 포함하지 않는다. 함수 원형은 명령문(statement)이므로 세미콜론(;)으로 끝나야 한다.

다음은 add() 함수의 함수 원형(function prototype)이다.

int add(int x, int y); // 함수 원형은 리턴 타입, 이름, 매개 변수로 구성되어 있다.

# 함수 원형을 사용해서 이전에 컴파일 되지 않은 프로그램을 수정해보자.

#include <iostream>

int add(int x, int y); // add() 함수의 전방 선언(함수 원형)

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << std::endl;
    return 0;
}

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// The sum of 3 and 4 is: 7

이제 컴파일러는 불평불만을 하지 않고 컴파일을 성공적으로 수행한다.

또한, 함수 원형에서 매개 변수의 이름을 지정하지 않고 선언할 수 있다.

int add(int, int); // 매개변수의 이름을 생략 가능하다.

그러나 함수 원형으로 실제 함수 매개 변수가 무엇인지 이해를 하기 위해 같은 이름의 매개 변수를 지정하는 것이 좋다.

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선언 vs 정의 (Declaration vs Definition)

C++ 에서는 종종 선언(declaration)과 정의(definition)이라는 용어를 사용한다. 두 가지의 차이점을 알아보자.

*정의(definition)는 식별자(identifier)를 실제로 구현하거나 인스턴스화(메모리 할당) 한다. *

int add(int x, int y) // add() 함수를 구현한다.
{
    return x + y;
}

int x; // x라는 정수형 변수를 인스턴스화(메모리 할당)

링커(Linker)를 만족하게 하기 위해서는 정의가 필요하다. 정의하지 않고 식별자를 사용하면 링커에서 에러가 발생한다.

선언(declaration)은 식별자(변수 또는 함수 이름) 및 해당 타입의 존재를 컴파일러에 알려주는 명령문(statement)이다.

// 컴파일러에게 두 개의 int 매개 변수를 사용하고 int를 반환하는 "add"라는 이름의 함수를 알려준다.
int add(int x, int y);

int x; // x라는 정수형 변수를 컴파일러에게 알려준다.

선언하지 않고 식별자를 사용하면 컴파일러에서 오류가 발생한다.

int x; 가 선언과 정의 모두에서 나타난다. C++ 에서 모든 정의는 선언으로도 간주한다. int x; 는 정의이기 때문에 기본적으로 선언이다. 따라서 대부분은 정의만 필요하다. 그러나 정의되기 전에 식별자를 사용해야 한다면 명시적인 선언을 해야 한다.

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 번역: 이 포스트의 원문은 http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/17-forward-declarations/ 입니다.