기본 매개변수

메시지를 출력하는 함수에 반복 횟수를 받게 했는데, 대부분의 호출이 한 번만 출력한다면 매번 1을 적는 것은 번거롭습니다. 그렇다고 횟수가 있는 버전과 없는 버전을 오버로딩하면 거의 같은 함수가 두 개 생깁니다. 기본 매개변수(default argument)를 쓰면 매개변수에 기본값을 정해 두고, 호출에서 인자를 생략했을 때 그 값을 쓰게 할 수 있습니다. 영어 이름을 그대로 옮겨 기본 인자라고도 부르며, 이 글의 그림은 그 이름을 씁니다.

이 글은 기본 매개변수를 선언하는 규칙, 기본값이 언제 계산되는지, 선언과 정의 중 어디에 적는지, 오버로딩과 함께 쓸 때 생기는 모호함, 그리고 기본값을 바꿀 때의 주의점을 다룹니다.

선언과 오른쪽 배치 규칙

매개변수 뒤에 = 값을 붙이면 기본값이 됩니다. 호출에서 그 자리의 인자를 생략하면, 컴파일러가 호출 지점에서 보이는 선언의 기본값으로 인자를 채워 넣습니다. 함수 본문이 실행 중에 기본값을 고르는 것이 아니라, 호출하는 쪽의 코드에 값이 채워진다는 점이 중요합니다.

#include <iostream>

void setWindowSize(int x, int y, int width = 800, int height = 600) {
    std::cout << "x=" << x << " y=" << y
              << " width=" << width << " height=" << height << '\n';
}

int main() {
    setWindowSize(10, 20);
    setWindowSize(50, 50, 1024);
    setWindowSize(0, 0, 1920, 1080);
}

x=10 y=20 width=800 height=600
x=50 y=50 width=1024 height=600
x=0 y=0 width=1920 height=1080

아래 그림처럼 세 호출은 서로 독립적이며, 각 호출에서 빠진 뒤쪽 인자만 기본값으로 채워집니다. 첫 호출은 width와 height를 모두 생략했고, 둘째 호출은 height만 생략했으며, 셋째 호출은 모두 명시해 기본값을 쓰지 않습니다. 인자는 앞에서부터 차례로 매개변수에 대응하므로, width를 건너뛰고 height만 지정하는 호출은 쓸 수 없습니다.

void setWindowSize(
    int x,
    int y,
    int width = 800,
    int height = 600);

setWindowSize(50, 50, 1024);
// width=1024, height=600

setWindowSize(0, 0, 1920, 1080);
// 두 기본값 모두 사용하지 않음

void place(
  int x,
  int y = 20,
  int z = 30);

void gap(
  int x = 10,
  int y,
  int z = 30);

void staged(int x,
            int y = 20);
void staged(int x = 10,
            int y);

void print(int n = 1);
void print(int n = 1) {
  /* … */
}

void place(
  int x,
  int y = 20,
  int z = 30);

void gap(
  int x = 10,
  int y,
  int z = 30);

void staged(int x,
            int y = 20);
void staged(int x = 10,
            int y);

void print(int n = 1);
void print(int n = 1) {
  /* … */
}

그래서 기본값은 오른쪽 끝의 매개변수부터 연속해서 주어야 합니다. 기본값이 있는 매개변수 뒤에 기본값이 없는 매개변수가 오면, 앞의 인자를 생략할 방법이 없으므로 컴파일 오류입니다.

int funcA(int a, int b = 20, int c = 30);       // 올바름
int funcB(int a, int b, int c = 30);            // 올바름
int funcC(int a = 10, int b = 20, int c = 30);  // 올바름

// int bad1(int a = 10, int b);         // 컴파일 오류
// int bad2(int a, int b = 20, int c);  // 컴파일 오류

필수 인자는 왼쪽에, 대부분 같은 값을 쓰는 선택 인자는 오른쪽에 두면 이 규칙이 자연스럽게 지켜집니다.

기본값은 호출할 때마다 계산됩니다

기본값은 리터럴뿐 아니라 변수나 함수 호출 같은 식이어도 됩니다. 식 안의 이름은 선언된 위치에서 찾지만, 그 값은 인자를 생략한 호출마다 새로 계산됩니다.

#include <iostream>

int repeat = 1;

void show(int value, int count = repeat) {
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        std::cout << value;
    }
    std::cout << '\n';
}

int main() {
    show(7);
    repeat = 3;
    show(7);
    show(7, 2);
}

7
777
77

첫 호출은 그때의 repeat 값 1로 count를 초기화해 7을 출력하고, repeat를 3으로 바꾼 뒤의 둘째 호출은 3으로 초기화해 777을 출력합니다. 함수를 정의할 때의 1을 저장해 두었다가 계속 쓰는 것이 아닙니다. 셋째 호출은 count를 직접 2로 넘겼으므로 기본값의 식을 계산하지 않습니다. 이 예는 전역 변수를 권하려는 것이 아니라, 기본값이 계산되는 시점을 보여 주기 위한 것입니다.

선언과 정의 가운데 어디에 적는가

기본값은 한 매개변수에 한 번만 지정할 수 있으며, 같은 값이라도 선언과 정의에 두 번 적으면 컴파일 오류입니다. 함수를 헤더에 선언하고 소스 파일에 정의할 때는, 호출하는 쪽이 기본값을 볼 수 있도록 헤더의 선언에 기본값을 적고 정의에는 적지 않습니다.

#pragma once

void printData(int value, char separator = '-', int repeat = 1);

#include "my_printer.h"
#include <iostream>

void printData(int value, char separator, int repeat) {
    for (int i = 0; i < repeat; ++i) {
        std::cout << value;
        if (i < repeat - 1) {
            std::cout << separator;
        }
    }
    std::cout << '\n';
}

#include "my_printer.h"

int main() {
    printData(10);
    printData(20, '*');
    printData(30, '#', 5);
}

인라인 함수에서처럼 두 소스를 함께 빌드합니다. main.cpp의 세 호출은 인자를 하나, 둘, 셋 넘기므로, 출력의 각 줄에서 어떤 인자가 기본값으로 채워졌는지를 확인해 보세요.

g++ -std=c++20 -Wall -Wextra main.cpp my_printer.cpp -o default_demo.exe
.\default_demo.exe

10
20
30#30#30#30#30

printData(20, '*')는 구분자를 바꾸었지만 repeat가 1이어서 구분자를 넣을 자리가 없으므로 20만 출력합니다. 정의 쪽에 기본값을 적으면 그 정의가 보이는 my_printer.cpp 안에서만 기본값이 쓰이고, 헤더만 보는 main.cpp에서는 인자를 생략할 수 없게 됩니다.

오버로딩과 함께 쓸 때의 모호함

함수 오버로딩에서 본 대로, 기본 매개변수가 있는 함수는 인자를 생략한 호출에서도 호출 가능한 후보가 됩니다. 하지만 기본값을 덜 썼다고 해서 더 좋은 후보가 되지는 않습니다.

#include <iostream>
#include <string>

void greet(std::string name) {
    std::cout << "Hello, " << name << '\n';
}

void greet(std::string name, std::string salutation = "Hi") {
    std::cout << salutation << ", " << name << '\n';
}

int main() {
    greet("Kim", "Welcome");
    // greet("홍길동"); // 컴파일 오류: 모호한 호출
}

인자가 둘인 greet("Kim", "Welcome")은 둘째 함수만 받을 수 있어 Welcome, Kim을 출력합니다. 주석으로 막은 한 인자 호출은 아래 그림처럼 두 함수가 모두 호출 가능하고, 넘긴 첫 인자의 변환도 같아서 어느 쪽도 더 낫지 않습니다.

void greet(
    std::string name);

void greet(
    std::string name,
    std::string salutation
        = "안녕");

// v1 header
void connect(
    int timeoutMs = 1000);

// v2 header
void connect(
    int timeoutMs = 3000);

void greet(
    std::string name);

void greet(
    std::string name,
    std::string salutation
        = "안녕");

// v1 header
void connect(
    int timeoutMs = 1000);

// v2 header
void connect(
    int timeoutMs = 3000);

유일한 최적 후보가 없으므로 컴파일러는 이 호출을 거부하고, 프로그램은 실행되지 않습니다. 이런 충돌을 피하려면 같은 호출 모양을 받아들이는 오버로드와 기본 매개변수를 함께 두지 않습니다. 위 예에서는 첫째 함수를 지우고 둘째 함수의 기본값 하나로 두 경우를 처리하는 것이 간단합니다.

기본값을 바꿀 때의 주의점

기본값은 호출하는 쪽의 코드에 채워지므로, 함수를 쓰는 사람에게 약속한 동작의 일부입니다. 그림의 아래쪽처럼 헤더에 void connect(const std::string& host, int timeoutMs = 1000);을 두었다가 기본값을 3000으로 바꾼 경우를 생각해 봅니다.

새 헤더로 다시 컴파일한 호출부는 connect("db")에 3000을 넘기지만, 다시 컴파일하지 않은 옛 목적 파일의 호출부는 계속 1000을 넘깁니다. 함수 본문은 바뀌지 않았는데 호출부마다 다른 값이 들어가는 것입니다. 그래서 라이브러리의 기본값을 바꾸는 것은 동작을 바꾸는 일로 검토하고, 그 헤더를 쓰는 모든 코드를 다시 빌드해야 합니다.

더 깊이: 기본값은 함수 타입에 들어가지 않습니다

기본값은 함수 타입의 일부가 아닙니다. int f(int = 0);의 타입은 int(int)이므로, int (*p)(int) = &f;로 받은 함수 포인터로는 p()처럼 인자를 생략할 수 없고, int (*q)() = &f;는 타입이 맞지 않아 컴파일되지 않습니다. 기본값은 호출하는 자리에서 그 선언이 보일 때만 쓰이는 것이어서, 함수를 콜백으로 넘기면 기본값은 따라가지 않습니다. 또 템플릿이 아닌 함수는 같은 범위에서 다시 선언하면서 아직 기본값이 없는 매개변수에 기본값을 더할 수 있고, 호출 지점에서는 보이는 선언들의 기본값을 모두 합쳐 씁니다.

가상 함수에서는 이 성질이 함정이 됩니다. 기본값은 호출식의 정적 타입으로 정해지므로, Base의 virtual void f(int a = 7);을 Derived가 재정의했다면 Base&로 부른 b.f()는 Derived::f(7)을 실행합니다. 재정의한 함수는 기반 클래스의 기본값을 물려받지 않아서, Derived의 선언에 기본값이 없으면 Derived 객체로 직접 부르는 d.f()는 컴파일되지 않습니다. 그래서 가상 함수에는 기본값을 두지 않거나, 기본값을 받는 비가상 함수가 가상 함수를 부르도록 나누는 편이 안전합니다. 규칙과 예는 cppreference의 Default arguments 문서에 정리되어 있습니다.

정리

• 기본 매개변수는 호출에서 생략한 뒤쪽 인자를 선언의 기본값으로 채우며, 그 값은 호출하는 쪽의 코드에 들어갑니다.
• 기본값은 오른쪽 끝부터 연속해야 하고, 인자는 앞에서부터 대응하므로 중간 인자만 건너뛸 수 없습니다.
• 기본값의 식은 인자를 생략한 호출마다 새로 계산되며, 인자를 명시하면 계산하지 않습니다.
• 한 매개변수의 기본값은 한 번만 적으며, 헤더의 선언에 적고 정의에는 적지 않습니다.
• 기본 매개변수가 있는 함수와 같은 호출 모양을 받는 오버로드를 함께 두면 모호한 호출이 됩니다.
• 기본값을 바꾸면 다시 컴파일한 호출부만 새 값을 쓰므로, 동작 변경으로 보고 전체를 다시 빌드합니다.

연습 문제

1. 기본값이 0이면

default_expression.cpp에서 대입문만 repeat = 0;으로 바꾸면 둘째 줄과 셋째 줄은 어떻게 되나요?

2. 올바른 선언 찾기

다음 가운데 컴파일 오류가 나는 것은 무엇인가요? (가) void f(int a, int b = 1, int c = 2); (나) void g(int a = 0, int b, int c = 2); (다) 헤더에 void h(int x = 5);를 선언하고 소스에 void h(int x = 5) { }로 정의

3. 다시 컴파일하지 않은 호출부

connect의 기본값을 1000에서 3000으로 바꾼 헤더로 a.cpp만 다시 컴파일하고, b.cpp의 목적 파일은 옛것을 그대로 링크했습니다. 두 파일의 connect("db")는 각각 몇을 넘기나요?

다음 글 재귀 함수에서는 함수가 자기 자신을 호출해 문제를 더 작은 같은 문제로 나누어 푸는 방법을 다룹니다.