auto로 생성된 iterator는 무엇일까

상황

알고리즘 문제를 풀던 중, C++ unordered map 의 원소를 순회해야하는 경우가 생겼다

이를 위해 다음과 같이 코드를 작성했다

unordered_map<char, int> um;

for (char ch : str) {
	um[c]++;
}

for(auto iter : um){
	cout << um.first << " : " << um.second << '\n'; 
}

문자열에 들어있는 알파벳의 개수를 계산하는 과정이였다

이후 auto 키워드가 가독성이 떨어진다 생각하여

for(auto iter : um)를

for(unordered_map<char,int>::iter = um.begin(); iter != um.end(); iter++) 로 수정했다

그런데 여기서 문제가 발생했다

um.first, um.second와 같이 객체의 멤버에 접근하는 연산자에 에러가 발생했다

뭐가 문제인가 싶어 um->first, um->second 연산자로 수정해보니 작동했다

이를 잘 이해하기 위해 한번 정리해보았다

.(도트) 연산자와 ->(화살표) 연산자

• 둘다 모두 구조체에서 변수를 사용할 때 이용하는 연산자다 무언가에 접근한다는 의미로 사용됨
• 둘의 차이는 결정적으로, 포인터인지 아닌지에 따라 결정된다

. 연산자

• . 연산자는 객체의 멤버에 직접 접근할 때 사용한다
• 객체가 직접 접근 가능한 경우 사용한다. 즉, 일반적인 변수로 선언되어있을 때 사용함

-> 연산자

• -> 연산자는 객체에 대한 포인터를 통해 멤버에 간접 접근할 때 사용한다
• 포인터를 통해 객체의 멤버에 접근할 때, 먼저 포인터를 역참조한 다음, 멤버에 접근해야 하는데 -> 연산자는 이 두 단계를 한번에 수행해준다

auto 키워드

for(auto iter : um)에서는 범위기반 for 루프에 auto 키워드를 이용하여 iterator를 선언하였다

auto 키워드는 선언된 변수의 초기화 식을 사용하여 해당 형식을 추론하여 컴파일러에 지시하여 자동으로 결정한다

즉 여기서 어떤 과정으로 자동으로 생성되었는지 자세히 살펴보면

1. auto iter 는 um의 각 원소를 복사함
2. iter는 std::pair<const char, int> 타입을 가짐
3. iter는 원소의 복사본이므로, .연산자를 사용하여 first와 second에 접근 가능

이와는 다르게 for(unordered_map<char,int>::iter = um.begin(); iter != um.end(); iter++) 에서는

1. 명시적으로, unordered_map<char, int>::iterator 타입으로 선언하였다
2. iterator는 um의 원소를 가리키는 포인터와 유사하다
3. iter->first는 (*iter).first와 동일함. 즉 이 단계를 ->로 한단계로 줄인것 뿐임

이런 차이가 있다

즉 auto는 원소에 복사본이므로 .연산자를 사용했고,

명시적 선언은 포인터기 때문에 ->를 사용했다

auto는 그럼 메모리 효율이 괜찮나?

auto iter는 배열의 원소를 복사하여 참조한다고 했다

그렇다면 복사는 어떻게 이루어지고, 원소 복사에 따른 메모리 사용이 있지 않을까?

검색해보니 범위기반 for 루프에서 auto iter를 사용할 때,

원소가 복사된다는 것은 각 반복에서

배열의 원소가 새로운 std::pair<const char, int> 객체로 만들어진다는 의미라고 한다

즉, 원소 타입이 엄청나게 크거나 복사 비용이 큰 경우를 제외하면

크게 메모리 성능에 영항을 주지 않는다고 한다

그러나 이런 영향도 고려하여 코드를 작성하고 싶다면

for(auto& iter : um) 처럼 & 참조 연산자를 사용하여 원소를 참조할 수 있다.

사용도 간편하고 메모리 사용과 성능 측면에서 더 효율적이므로, 이 방법을 사용하는게 좋아보인다