[은고] 게임 프로그래밍

목차

1. Auto

2. range based for

3. enum class

4. non-static data member initializers

5. initializer lists

6. default / delete definition

7. override / final

8. emplacement

9. constexpr

10. lambda

11. random

12. thread

대망의 11편 랜덤 입니다!

11. Random

이번 글은 random에 대해서 정리해보도록 하겠습니다.

과거 C++ 03 까지만 해도

우리는 랜덤한 난수를 쓰기 위해

이런 코드를 작성했었지요...

음...참 그냥 무식한 난수분포기 였습니다.

srand...오랜만에보는군요 = _=)..

먼저 C++03과 C++11의 난수분포기 차이를 비교해보겠습니다.

사용 방법은 먼저 아래와 같이 간단합니다.

#include <random>에 만들어져있는 std::mt19937 을 이용하는 것인데요.

std::mt19937은 난수 생성기로

Mersenne twister(32비트 버전) 과 std::mt19937_64(64비트 버전) 이 있습니다.

난수를 생성할 때 한번 seed 값을 이용하여 생성해보도록 할까요.

위와 같이 chrono를 이용하여 seed 값을 토대로 난수를 생성할 수 있습니다.

아..혹시나 seed가 뭔말임? 하고 이해 못하시는 분들이 계실까봐.

위쪽에 0 ~100 까지의 난수를 뽑아내기 위해 rand() % 101 을 한 경우가 있지요?

그와 같은 경우라 보시면 될 것 같습니다.

(아니야! 잘못됐어! 라면 지적 해주세요. 사실 저도 정확히 이게 맞나 긴가민가합니다)

[seed 뜻 수정 : 어떤 숫자를 가지고 특정한 수식을 적용 시켜 나온 숫자를 랜덤이라 할 때 필요한 수식에 대입할 숫자를 seed라 부름]

예측 불가능한 난수 생성

혹여나 보안 목적과 같이 절대 예측할 수 없는 난수를 생성하고 싶다면 비 결정적 난수 생성기를 사용해야합니다.

지금 우리가 본 mt19937은 의사 난수라 해서 우리가 일정범위를 지정하고 주관적인 의사가 들어간 난수 입니다.

그럼...예측 불가능한 난수를 어케만드냐?

std::random_device 를 이용하시면 됩니다.

난수 생성을 위해 화면상의 마우스 커서를 이리저리 움직여주세요~ 라는 프로그램같은걸 본적이 있으신가요?

예전에 저는 이런 것을 tortoiseGit 을 사용해 볼 때 난수 생성을 통해 암호알고리즘을 돌리는 것을 본적이 있습니다.

사실 소프트웨어적으로 난수를 생성하는 것은 비결정적 난수를 생성함에 한계가 있습니다.

따라서 이 난수를 하드웨어적으로 움직여서 난수 생성중인 본인도 알기 어려운 (마우스 움직임과 같은) 하드웨어를 이용하는 것이지요.

(난 마우스를 1px 우측으로 움직이고 있어! 라고 미세하게 조정이 가능한 신급 감각을 가진 인물이 라면 가능할지도..)

그래서 다음과 같이 랜덤한 디바이스를 통해 아래 코드 방식대로

비 결정적 난수를 생성 할 수 있습니다.

범위안의 난수 생성

• 특정 조건 안에 만족하는 난수를 원한다 ( 예 : 1~ 100 사이 )
• 난수를 특정 타입과 특정 범위 안에서 생성하기 위해서는
  난수 생성기에 난수 분포기를 더하여 난수를 생성한다.
• 정수 타입의 난수를 분포 할 때는 uniform_int_distribution,
  실수 타입의 난수를 분포 할 때는 uniform_real_distribution 을 사용

위 설명대로 어떤 범위의 난수를 생성 할 떄는 다음과 같이 사용 할 수 있습니다.

차례대로 설명 드리자면 

먼저 난수 생성기! mt19937을 선언하여 rng1(3244) 라고 값을 넣어 아무 숫자나 생성합니다~

그 다음 난수 분포기 uniform_int_distribution 을 이용하여 난수의 분포범위를 결정합니다. ( -3, 3 ) 사이~

해서 난수 분포기 안에 난수 생성기를 넣지요!  // dist1( rng1 )

주의할 점.

std::uniform_intdistribution dist와 std::uniform_real_distribution은 포함 범위가 다르므로 주의!

std::uniform_int_distribution dist( -3, 3 )   // -3 이상,  3까지.

std::uniform_real_distribution<double> dist ( 0.0, 1.0 ) // 0.0 이상, 1.0 미만!

그 외 다양한 난수분포기 들이 있습니다만

대표적으로 사용 되는 녀석들만 적어보도록 하겠습니다.

bernoulli_distribution  분포기

 - 확률을 지정하면 이 확률에 근거하여 true 와 false 를 반환

(예: 몬스터 잡으면 n% 확률로 xx 아이템을 드롭!)

binomial_distribution 난수 분포기

 - 특정 확률로 n 회 실시 했을 때 몇 번 성공 할 것인가를 반환

(예: 사망 가능성(확률)이 있는 백신을 N 사람에게 투여하여 성공할 횟수는?)

normal_distribution 난수 분포기

 - 평균과 표준편차로 정규 분포 난수를 생성한다.

(예: 평균 키 173cm, 표준 편차 5cm 의 신장 데이터를 생성!)

위에 적힌 3가지 외에도 엄청나게 많은 난수 생성기와 분포기가 #include <random> 안에 들어가 있습니다만..

필요한건 그때 그때 찾아서 쓰시거나 직접 로직을 만드시는게 편할거라 봅니다.

결론. 개인적으로 srand() 보단정말 세밀하군요. |(O_ o)/

목차

1. Auto

2. range based for

3. enum class

4. non-static data member initializers

5. initializer lists

6. default / delete definition

7. override / final

8. emplacement

9. constexpr

10. lambda

11. random

12. thread

와...드디어 10편까지 왔네요. 이틀 동안 열심히 적었습니다만

솔직히 많이 부족하고 너무 설명이 빈약하고 그냥 이런식으로 하면되!

라는 어조로 적어버린 것 같아 죄송합니다.

계속 노력해서 더 좋은 설명을 곁들이도록 할게요!

2. lambda

이번 글은 lambda에 대해서 정리해보도록 하겠습니다.

람다에 대해서 간단히 설명하자면 다음과 같습니다.

• 'lambda 함수' 또는 '무명 함수' 라고 부르기도 한다.
• lambda는 함수 오브젝트 이다.
• C++의 표현력을 증가시켜 준다.
• STL의 알고리즘을 더 간편하게 사용할 수 있다.
• 규격에서는 lambda는 특별한 타입을 가지고 있다고 한다.
• 단! decltype나 sizeof 에서 사용 할 수 없다.

람다의 사용 방법은 4가지만 잘 익혀두시면 됩니다.

위에서 차례대로 설명드리겠습니다.

먼저 어떤 스코프의 영역에서 람다를 쓰실려면    [ ] 를 이용하여 람다를 캡쳐~! 합니다.

그러면 컴파일러가 어? 람다 쓰넴. 하고 알게됩니다.

그 다음 이용할 ( ) 를 통해 파라미터 인수를 정의합니다.

(만약 딱히 파라미터 받을 거 없는데? 하면 안써도 됩니다)

그리고 { } 안에서 함수의 본체를 정의합니다.

마지막으로 ( ) 를 통해 우리가 만든 람다 함수를 호출하면 끝!

간단하게 위와 같이 사용하시면 됩니다.

(역시나 파라미터 없는데~? 하면 안써도 무방합니다)

그리고 람다 함수본체까지만 정의하고 auto를 이용해 함수를 auto func 에 담아둔 뒤

func( )를 이용한 호출도 가능합니다!

왜??  위에서 언급했다싶이 Lambda 또한 함수 오브젝트! 이기 때문이지요!

그리고 람다 자체를 함수의 파라미터로 이용할 수 있습니다.

람다 자체의 파라미터를 사용해보는 것도 확인해볼까요.

역시나 쉽습니다.

그냥 파라미터 값도 알아서 척척 넣어주게 되네요.

그 다음 lambda를 이용한 반환(리턴)을 써보겠습니다.

반환하는 방식도 여타 함수와 똑같습니다. 그냥 함수 본체에다 리턴만 알아서 하면되네요.

그럼 이 람다를 응용해서 함수안에 람다 함수를 넣어서 써보도록 하조

네...잘들어갑니다 ㅡ_ ㅡ)...그냥 함수나 어떤 스코프범위 안에서 

그냥  [ ] 캡쳐를 이용해서 선언만 하면 어디서든 람다를 바로바로 넣을 수 있습니다.

그리고 lambda 함수 자체를 반환하는 함수로 만들어 사용도 가능합니다.

그런데 개인적으로 이런식으로 쓰고 싶지는 않네요...

함수 포인터를 써야하는 과정에서 람다를 이용해 어딘가에 템플릿 형태로 만들어놓고 그걸 리턴 하는 용도로 쓴다면

나름 괜찮을 것 같습니다.

자 그런데..위 코드에 보면 [ ] (캡쳐) 부분에 [=] 이런식으로 들어간 게 보일 겁니다!

응? 못보던건데 저게 뭐지 할텐데요.

Capture 라 불리는 [ ] 구역의 용도는 정확히 

lambda를 정의한 scope 내의 변수를 capture 하는 용도입니다!

Scope의 모든 변수를 참조로 capture 할 때는 [&], 특정 변수를 참조로 capture 할 때는 [&변수]

Scope의 모든 변수를 복사로 capture 할 때는 [=], 특정 변수를 복사로 capture 할 때는 [변수]

를 적으면 됩니다!  ( 무슨말?? )

바로 한번 써보도록 할까요.

위와 같이 람다 함수내에서 지금 스코프의 영역에 있는 변수를 참조하여 값을 변경하거나 할 때는 [&]를 이용해 x 값을 받아 올 수 있습니다.

그럼 [=]를 이용한 복사는?

당연히 값 복사만 일어나기 때문에 스코프내의 변수를 바꿔버리는 행위는 에러를 뿜게 됩니다.

순전히 값 복사와 람수 함수 내부적으로 일어나는 변환에 대해서만 처리를 할 수 있습니다.

그러나 필요하다면 

mutable을 이용하여 다음과 같이 람다 함수 내에서만 일시적으로 x 값을 변경 할 수 있습니다.

람다 함수를 빠져나오면 다시 x 값은 원래 값으로 보존이 됩니다.

다음은 람다의 capture : default 에 대해서 보도록 하겠습니다. 

capture : default 라는 말은 우리가 람다를 씀에 있어서

capture가 어떻게 돌아가는지 본다는 뜻 입니다.

위와 같이 람다의 캡쳐 내에서 설정을 어떻게 하냐에 따라 스코프영역의 변수들의 참조/복사를 할 수 있습니다.

람다에 대한 특징을 정리해보겠습니다.

클래스에서 lambda 사용

• 클래스의 멤버 함수에서 lambda 사용 가능
• public, protected, private 멤버도 접근 가능
• lambda는 클래스에서 friend로 인식
• lambda에서 클래스 멤버를 호출 할 때는 this를 사용한다.

Generic lambdas

• C++ 14
• 인수 타입으로 auto를 사용할 수 있다.
• 템플릿 인수와 같이 형 추론된다.
• [ ] (const auto& x, const auto& y) { return x + y; }
  
  
• 가변 인수로 사용 할 수 있다.
• [ ] ( auto&&... args) { std::cout << sizeof...(args) << endl; } (1U, 2.1, nullptr, hoge{ } );
  
  
• auto를 사용하는 것은 구현에서 필수는 아니다.
  다만 가독성을 위해 붙여주도록 하자!

마지막으로 generic lambda 사용을 보도록 하겠습니다.

여기까지가 C++ 14의 람다 였습니다.

람다에 대한것은 잘 사용하면 정말 편하고 코드를 간결하게 만들 수도 있으며

알고리즘을 구현하는데 있어서 많은 도움이 될 거라 봅니다.

저도 아직은 자주 쓰는 편은 아니지만

일부 구역에서는 람다를 이용해서 굳이 필요없는 펑션 구현을 줄일 수 있다는 점에서는 애용하고 있습니다.

많은 도움이 되셨기를....

혹시나 보셨다면 리플이라도...(굽신 굽신)

목차

1. Auto

2. range based for

3. enum class

4. non-static data member initializers

5. initializer lists

6. default / delete definition

7. override / final

8. emplacement

9. constexpr

10. lambda

11. random

12. thread

2. constexpr

이번 글은 constexpr에 대해서 정리해보도록 하겠습니다.

constexpr은 변수, 함수, 클래스를 컴파일 타임에 정수로 사용할 수 있다.

[이 말은 상수로 취급할 수 있는 작업은 컴파일 타임에 처리하도록 한다는 말!]

#define 이나 템플릿을 대체하여 사용 할 수 있다.

음...?그래서 어떤식으로 쓴다는 거지? 하고 느끼실 텐데요.

아래와 같이 #define을 이용한 매크로에도 써먹어서 컴파일타임에 상수로 사용이 가능합니다.

#define으로 처리하면 빌드를 해봐야지 알 수 있었던 에러를

미리 컴파일타임에 컴파일러가 띄워줄 수 있는 방식이니 

우리는 프로젝트를 빌드하지 않고도 바로바로 에러가 날 수 있는 녀석들을 확인 할 수 있습니다.