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STL 반복자에서 end() 가리키는 게 왜 마지막 요소가 아닌 마지막 요소 다음을 가리키는지에 대해서!

24.04.12 05:50 작성 조회수 72

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이에 대해서 chat gpt 에 물어봤는데

"

Half-Open Range의 중요성

이 반복자 범위는 "half-open" 범위로 알려져 있습니다. 즉, 시작은 포함되지만 종료는 포함되지 않습니다([begin, end)). 이러한 설계는 다음과 같은 이유로 안전성과 효율성을 제공합니다:

  1. 범위 초과 방지:

    • end()가 마지막 요소의 바로 다음을 가리키므로, 반복 과정에서 마지막 요소를 처리한 후 반복자를 한 번 더 증가시키면 end()를 가리키게 됩니다. 이 위치는 실제 데이터를 포함하지 않으며, 반복자가 데이터를 벗어난 상태가 되지 않습니다. 따라서 루프에서 it != vec.end() 조건을 검사할 때 정확히 루프가 종료되며, 이는 범위를 초과하여 데이터에 접근하는 일이 없도록 합니다.

일관된 로직:

  1. 모든 표준 알고리즘과 컨테이너 연산은 이 half-open 패턴을 기대합니다. 이로 인해 개발자는 특별한 경우를 고려하지 않고도 일관된 방식으로 코드를 작성할 수 있습니다. 이는 오류 가능성을 줄이고 코드의 가독성을 높여줍니다.

     

     

    "

이렇게 답을 해줬습니다.

 

end()가 마지막 요소를 직접 가리키는 경우 저는 오히려 범위 초과 방지에 더 도움이 된다고 생각하기에 이 설명이 이해가 잘 안 됩니다.

 

또 chat gpt에서

"

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

auto it = vec.begin(); // it는 Index 0을 가리킵니다 (Element: 1)

 

여기에서

 

end()가 마지막 요소를 직접 가리키는 경우 (비표준, 가상 시나리오)

이 경우를 가정하여, vec.end()가 Index 2, 즉 3을 가리킨다고 가정해 봅시다.

반복 실행 과정:

  1. it1을 가리킵니다. it != vec.end()는 참입니다. 요소 1을 출력하고 ++it.

  2. it2를 가리킵니다. it != vec.end()는 참입니다. 요소 2를 출력하고 ++it.

  3. it3을 가리킵니다. it != vec.end()는 참입니다. 요소 3을 출력하고 ++it.

     

     

    여기서 문제가 발생합니다. it를 한 번 더 증가시키면, itvec.end()를 넘어서 Index 3으로 이동하게 되고, 이 위치는 벡터의 범위를 벗어난 위치입니다. 이 시점에서 다음의 it != vec.end() 검사는 undefined behavior를 초래할 수 있습니다, 왜냐하면 it가 벡터의 유효 범위를 벗어났기 때문입니다.

     

"

이렇게 말을 했는데 이해가 잘 되지 않습니다.

end()가 마지막 요소를 직접 가리키는 경우 it가 3을 가리킬 때 it != vec.end() 는 오히려 거짓이 되고, 3을 출력하기 전에 반복 실행을 멈추기 때문에 오히려 범위 밖으로 나갈 위험이 적다고 생각합니다. (물론 여기서는 3을 출력하지 않기 때문에 잘못된 것이지만).

 

 

그래서 chat gpt 가 마지막 요소 다음을 가리키는 게 더 안전하다고 한 이유를 잘 모르겠습니다.

 

오히려 end()는 마지막 요소 다음을 가리키는 반복자이므로 쓰레기 값을 가리키는 이상한 녀석이라는 생각이 듭니다.

 

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Soobak님의 프로필

Soobak

2024.04.13

안녕하세요, 질문&답변 도우미 Soobak 입니다.

 

저도 처음 반복자에 대해서 공부할 때 궁금해했던 부분이네요.

개인적으로, 저에게는 반복자(iterator)를 지금까지 주로 사용하셨던 인덱스(index)와 좀 더 명확히 구분지어 생각해보는 것이 도움이 되었습니다.

 

질문에서 주로 언급해주신 것 처럼, 일반적으로 컬렉션의 '마지막 원소' 를 다룰 때, 실수로 컬렉션의 범위를 넘어서는 접근을 하는 경우가 있습니다.

예를 들어, 마지막 원소의 다음 위치에 '접근' 하려고 하면, 그 위치는 실제로 존재하지 않기 때문에 오류가 발생합니다.

 

이 때, 실제 메모리의 데이터를 가리키는 것이 아니라, '논리적인 범위의 끝' 을 표시하도록,
즉, 실제로 존재하는 데이터의 다음 위치를 가리키지만, 메모리에 할당된 데이터를 직접 가리키지는 않는 '무엇인가' 를 설계하면 위와 같은 오류가 발생할 위험성이 적어집니다.
이 '무엇인가' 가 반복자(iterator) end() 입니다.


마지막 원소를 '직접' 가리키는 것이 아닌, '논리적인 경계' 를 나타낸다는 점이 다소 낯설으실 수 있겠지만, 이 부분에 대해서 이해하시면 궁금증이 해소되실 것 같습니다.

만약, end() 가 실제 마지막 원소를 직접 가리키게 되면, 마지막 요소를 처리한 후 다음 요소로 이동할 때 추가적인 검사를 수행해야 하며, 해당 원소가 실제로 존재하는지를 확인하는 복잡한 과정이 필요합니다.

 

또한, 인덱스는 주로 '순차적 자료 구조' 에서 위치를 가리키는 반면,
반복자는 STL 의 다양한 자료 구조에서의 원소 간 이동 또한 고려하여 설계되어있습니다.

따라서, vector뿐만 아니라, list, deque, set, map 등등 다양한 자료구조들에 대해서 '코드의 일관성' 을 유지할 수 있습니다. (이는 특히, <algorithm> 의 함수들과 템플릿 등을 사용할 때 유용합니다.)

추후, 메모리에 순차적으로 데이터를 저장하는 자료구조 이외에, 다른 다양한 자료 구조들을 공부하게 되시면서 반복자의 유용함이 자연스럽게 와닿으실 것 같습니다.

 

마지막으로, end 라는 표현(이름)에 대해서도 다음의 내용이 이해에 도움이 되실 것 같아 첨부드립니다.

변수 명을 지을 때, '경계를 포함하는 한계 값' 을 다룰 때는 'min' 과 'max' 를, '경계를 포함하는 범위' 에는 'first' 와 'last' 를, '시작은 경계를 포함하지만, 끝은 배제하는 경우' 에는 'begin' 과 'end' 를 사용하는 것이 변수의 의미가 명확해진다.
- 『읽기 좋은 코드가 좋은 코드다』, 더스틴 보즈웰 & 트레버 파우커, 한빛미디어, 제 2장 "이름에 정보 담기"