캠프 3주차 주말

연습 문제

요구사항

1. 책과 DVD는 제목(title)과 고유 id를 가진다.
2. 연체료 계산 방식은 항목 종류에 따라 다르게 동작해야 한다.
   • 책: 하루 연체당 100원
   • DVD: 하루 연체당 300원, 단 최대 3000원을 넘지 않음
3. 새로운 항목 종류가 추가되더라도(예: 잡지) 기존 코드를 수정하지 않고 확장 가능한 구조여야 한다.
4. 도서관은 여러 항목을 보관하고 있으며, id로 특정 항목을 찾아 연체일수를 주면 연체료를 계산해줄 수 있어야 한다.
5. 존재하지 않는 id로 조회하면 프로그램이 죽지 않고, 적절한 예외를 던져서 호출부에서 처리할 수 있어야 한다.
6. 보관 중인 모든 항목을 출력할 수 있어야 하며, 출력 시 항목의 실제 타입(책인지 DVD인지)이 구분되어야 한다.
7. main()에서 여러 항목을 등록하고, 존재하는 id/존재하지 않는 id 둘 다로 연체료 조회를 시도해서 예외 처리가 잘 되는지 확인한다.

#include <iostream>
#include <map>
#include <memory>
#include <exception>
#include <string>
using namespace std;

class LibraryManagement {
private:
    static inline int nextId = 0;
    const int id;
    string title;

public:
    explicit LibraryManagement(string title) : id(nextId++), title(title) {}
    virtual ~LibraryManagement() = default;

    int getId() const { return id; }
    string getTitle() const { return title; }

    virtual int calcdayFee(int day) const = 0;
    virtual string getType() const = 0;
};

class Book : public LibraryManagement {
private:
    static constexpr int dayFee = 100;

public:
    explicit Book(string title) : LibraryManagement(title) {}

    int calcdayFee(int day) const override {
        return day * dayFee;
    }

    string getType() const override { return "Book"; }
};

class DVD : public LibraryManagement {
private:
    static constexpr int dayFee = 300;
    static constexpr int maximumFee = 3000;

public:
    explicit DVD(string title) : LibraryManagement(title) {}

    int calcdayFee(int day) const override {
        int lateFee = day * dayFee;
        return min(lateFee, maximumFee);
    }

    string getType() const override { return "DVD"; }
};

class ItemNotFoundException : public exception {
private:
    string message;

public:
    explicit ItemNotFoundException(int id)
        : message("존재하지 않는 id: " + to_string(id)) {}

    const char* what() const noexcept override {
        return message.c_str();
    }
};

class ItemNotFoundException : public exception {
private:
    string message;

public:
    explicit ItemNotFoundException(int id) : message("123"  + to_string(id)) {}
};

void printLateFee(const map<int, unique_ptr<LibraryManagement>>& library, int id, int day) {
    try {
        auto it = library.find(id);
        if (it == library.end()) {
            throw ItemNotFoundException(id);
        }

        int lateFee = it->second->calcdayFee(day);
        cout << "id " << id << " 연체료는 " << lateFee << "\n";
    } catch (const ItemNotFoundException& e) {
        cout << e.what() << "\n";
    }
}

int main() {
    map<int, unique_ptr<LibraryManagement>> library;

    auto book = make_unique<Book>("book");
    auto dvd = make_unique<DVD>("dvd");

    int bookId = book->getId();
    int dvdId = dvd->getId();

    library[bookId] = move(book);
    library[dvdId] = move(dvd);

    cout << "존재하는 id 조회 (book)\n";
    printLateFee(library, bookId, 5);

    cout << "존재하는 id 조회 (dvd, 상한 초과)\n";
    printLateFee(library, dvdId, 20);

    cout << "존재하지 않는 id 조회\n";
    printLateFee(library, 9999, 5);

    cout << "보관 중인 모든 항목\n";
    for (auto& [id, obj] : library) {
        cout << "[" << obj->getType() << "] " << obj->getTitle() << "\n";
    }
}

constexpr

const 는 실제 프로그램이 실행 되는 런타임 단계에서 값이 정해진다.
constexpr은 const처럼 상수를 정의할때 사용되지만, 컴파일 시점에 값이 확정될 수 있을 때 사용 가능하다.
C++ Core Guidelines 에 따르면 "컴파일 타임에 값을 알 수 있으면 constexpr, 그게 안 되면 const" 순서로 고려하는 것이 좋다.

class Book {
private:
    static constexpr int dayFee = 100; // 모든 Book 인스턴스가 공유하는 컴파일 타임 상수
public:
    int calcdayFee(int day) const { return day * dayFee; }
};

static을 함께 쓴 이유는 이 값이 인스턴스마다 달라질 필요가 없는, 클래스 전체가 공유하는 값이기 때문이다. 인스턴스별 멤버로 두면 객체마다 불필요하게 메모리를 차지하고, "바뀔 수도 있는 값"처럼 보이게 된다.

constexpr을 못 쓰는 경우도 있다. 값이 런타임에만 정해지는 경우(사용자 입력, 파일에서 읽은 값, 함수 인자 등)는 constexpr로 선언할 수 없고 const만 가능하다.

void f(int userInput) {
    const int x = userInput;      // OK
    // constexpr int y = userInput; // 컴파일 에러 - 컴파일 타임에 값을 모름
}

순수 가상 함수와 다형성

추상 클래스는 하나 이상의 순수 가상 함수(pure virtual function)를 가진 클래스이다. 함수 선언 뒤에 = 0을 붙이며, 이 클래스 자체로는 인스턴스를 만들 수 없고 반드시 파생 클래스에서 오버라이드해야 한다.

class LibraryManagement {
public:
    virtual ~LibraryManagement() = default;
    virtual int calcdayFee(int day) const = 0; // 순수 가상 함수
    virtual string getType() const = 0;
};

class Book : public LibraryManagement {
public:
    int calcdayFee(int day) const override { return day * 100; }
    string getType() const override { return "Book"; }
};

class DVD : public LibraryManagement {
public:
    int calcdayFee(int day) const override { return min(day * 300, 3000); }
    string getType() const override { return "DVD"; }
};

이렇게 설계하면 종류별로 계산 공식이 달라도(단순 곱셈이 아니라 상한이 있거나, 아예 다른 방식이어도) 새로운 파생 클래스만 추가하면 되고 기존 코드는 건드릴 필요가 없다. 반대로 부모 클래스에 파라미터(dayFee, maximumFee 등)로 계산 방식 차이를 흡수시키려 하면, 종류마다 실제로 필요한 멤버가 다른데도 하나의 클래스로 억지로 묶게 되어 초기화 누락 같은 버그가 생기기 쉽다.

자식 클래스(Book, DVD)가 별도로 관리하는 리소스가 없다면 소멸자를 직접 정의하지 않아도 된다. 부모의 소멸자가 virtual이면, 컴파일러가 자동 생성하는 자식 소멸자도 자동으로 virtual이 되어 unique_ptr<LibraryManagement>로 관리해도 안전하게 소멸된다.

커스텀 예외

std::exception을 상속받아 나만의 예외 타입을 만들 수 있다. what()을 override해서 에러 메시지를 반환하도록 구현한다.

class ItemNotFoundException : public exception {
private:
    string message;
public:
    explicit ItemNotFoundException(int id)
        : message("존재하지 않는 id: " + to_string(id)) {}

    const char* what() const noexcept override {
        return message.c_str();
    }
};

호출부에서는 try/catch로 감싸서 처리한다.

try {
    auto it = library.find(id);
    if (it == library.end()) {
        throw ItemNotFoundException(id);
    }
    // ...
} catch (const ItemNotFoundException& e) {
    cout << e.what() << "\n";
}

값을 못 찾았을 때 단순히 메시지만 출력하고 넘어가는 대신 예외를 던지면, 에러 발생 지점과 처리 지점을 분리할 수 있고 호출부에서 실패 케이스를 명시적으로 처리하도록 강제할 수 있다.