C++ Creating excel part 1.

C++ Creating excel part 1.

1.C++ Creating excel.

본격적으로 Excel 을 구현하기에 앞서서, 몇 가지 자료 구조를 만들 것이다. 자료구조는 컴퓨터에서 데이터를 저장하는 방식이라 할 수 있는데,

그 구현에 따라서 장단점이 각각 있다. => 장점만을 가진 자료 구조는 없다. Excel 프로그램에서 사용할 자료구조는 크게 Vector 와 Stack.

참고로 이들은 수식을 분석하기 위해, 즉 ExprCell 객체의 to_numeric 함수 내에서 사용될 예정이다. 각 자료구조들은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 벡터 (Vector) : 수학의 그 벡터와는 살짝 다른 느낌인데, 배열의 크기를 맘대로 조절할 수 있는 가변길이 배열이라 보면 된다.

즉, 배열 처럼 [] 연산자로 임의의 위치에 있는 원소에 마음대로 접근할 수 있고 또 임의의 위치에 원소를 추가하거나 뺄 수 있다.

벡터를 만드는 방법은 이전에 문자열 클래스를 만들 때와 거의 비슷하다. 문자열 역시 char 데이터를 담는 가변 길이 배열과 마찬가지다. 스택 (Stack) : 벡터와는 다르게 임의의 위치에 있는 원소에 접근할 수 없고 항상 최 상단에 있는 데이터에만 접근할 수 있다.

그리고 새로운 데이터를 추가하면 최상단에 오게 된다. 쉽게 말해서 설거지 용으로 쌓아 놓는 접시들이라 보면 된다.

새로운 설거지 거리가 오면 쌓여 있는 접시 맨 위에 오게 되고(push). 설거지를 위해서 접시를 뺄 때 맨 위의 접시 부터 뺀다.(pop). 물론 스택은 그냥 벡터를 활용해서 만들 수 있다. 하지만 이는 마치 소 잡는 칼을 닭 잡는 데 쓰는 것이라고나 할까.

보통 스택의 경우 링크드 리스트를 이용해서 구현을 한다.

스택은 임의의 위치에 데이터에 접근할 필요가 없습니다.

단순히 최상위에 뭐가 있을 지 궁금하고 또 거기에 새로운 것을 추가하던지 빼기만 하면 된다.

2.C++ Vector

class Vector {
	string* data;
	int capacity;
	int length;
public:
	// 생성자 
	Vector(int n = 1);
	// 맨 뒤에 새로운 원소를 추가한다.
	void push_back(string s);
	// 임의의 위치의 원소에 접근한다.
	string operator[] (int i);
	// x 번째 위치한 원소를 제거한다.
	void remove(int x);
	// 현재 벡터의 크기를 구한다.
	int size();
	~Vector();
};

string* data;
	int capacity;
	int length;

클래스 소스부터 확인해본다. Vector 클래스는 위와 같이 데이터를 보관하기 위한 data ==> 문자열 배열로 만들 것. 현재 할당되어 있는 크기를 알려주는 capacity, 그리고 현재 실제로 사용하는 양인 length 와 같은 변수로 구성되어 있다.

	// 생성자 
	Vector(int n = 1);

한 가지 특이한 점은 생성자에서 인자가 저렇게 int n = 1 과 같이 지정되어 있다는 것이다. 만일 사용자가 인자를 지정하지 않으면, 알아서 n = 1 이 되게 지정한다는것이다. 다시 말해서 Vector a(),Vector a(1)은 동일한 작업이다. 이렇게 해당 인자의 기본 값을 지정해 놓은 것을 디폴트 인자 (Default argument) 라고 한다. 이렇게 하면 사용자가 인자를 지정하지 않아도 디폴트 값이 들어가기 때문에 문제 없이 사용할 수 있다.

Vector::Vector(int n) : data(new string[n]), capacity(n), length(0) {
}

Vector 의 생성자를 살펴보면 위와 같다. 여기서는 디폴트 인자가 명시되지 않은 점이다. 이는 C++ 규칙이기도 한데, 클래스 내부 함수 선언에서 디폴드 인자를 명시하였다면 함수 본체에서 명시하면 안되고, 반대로 함수 본체에서 명시하였다면 클래스 내부 함수 선언에 명시하면 안된다. 즉, 둘 중 한 곳에서만 표시해야 한다. Vector 클래스의 함수들을 만들어 보았다. Vector 클래스의 push_back 함수는 배열 맨 끝에 원소를 집어넣는 클래스다. 기존에 문자열 클래스에서 썼던 방법으로, 만일 배열이 다 차게 되면 1 칸을 더 늘리는 것이 아니라 현재 크기의 두 배 만큼을 새로 할당하고 새로 할당단 공간에 복사하는 것이다. 이렇게 된다면 가장 효율적으로 공간과 시간을 활용할 수 있다.

3.C++ Stack class

스택의 경우 위에서 말한 것 처럼 링크드 리스트를 사용하기 때문에 데이터를 보관하기 위해서 배열을 사용하는 것이 아니라 

하나의 노드를 만들어서 노드들을 체인 처럼 엮을 것이다. 이를 위해 아래와 같이 Stack 클래스 안에 Node 라는 구조체를 정의한다.

struct Node {
		Node* prev;
		string s;
		Node(Node *prev, string s) : prev(prev), s(s) { }
	};

Node 객체에는 자기 보다 하위 Node 를 가리키는 포인터(prev)와, 자신이 보관하는 데이터에 관한 값(s)을 보관하는 두 개의 변수로 구성되어 있다. 그냥 맨 위에 그려놓은 스택 구현 모습을 그대로 표현하였다고 생각하면 된다. 아래는 전체 Stack 클래스의 모습이다. Node 들의 리스트를 정확하게 관리하기 위해서, current 와 start 를 만들어서 current 는 현재 최상위 노드를 가리키게 하고, start 는 맨 밑바닥을 이루는 노드, 즉 최하위 노드를 가리키게 하였다. start 노드를 둔 이유는, 마지막 노드에 도달하였을 때 그 여부를 알아야 하기 때문이다. 간단하게 Stack 을 구성하였다. 소멸자에서 최상위 원소 부터 줄줄이 바닥에 도달할 때 까지 메모리에서 해제시켜야 완전히 Stack 객체를 소멸시킬 수 있다. 스택의 경우 위와 같이 문자열을 받는 것 말고도, 숫자 데이터를 보관하는 스택인 NumStack 클래스 또한 string 만 int 로 바꿔서 동일하게 만들었다. 벡터와 스택 클래스의 헤더 파일인 utils.h 의 전체 내용이다.

#pragma once

아직 C++ 표준에 정식으로 들어간 것은 아니지만, 그래도 대부분의 주요 컴파일러 Visual Studio, gcc, clang 등등에서 지원하고 있는 것으로 이 헤더파일이 중복되서 포함되지 않도록 한다.

#ifndef A
#define A
// 헤더파일 내용
#endif 

이런 형태로 사용하기도 하였지만 이를 위의 한 줄로 단순화 시킨 것이다. #pragma once 를 명시하게 되면, 설사 다른 소스파일에서 이 헤더파일을 두 번 이상 include 해도 알아서 컴파일러 차원에서 한 번만 include 하게 해준다. 해당 헤더파일 내용을 구현한 utility.cpp이다.

4.C++ Cell and Table class

class Cell

{

protected:

	int x, y;

	Table* table;



	string data;

public:

	virtual string stringify();

	virtual int to_numeric();



	Cell(string data, int x, int y, Table* table);

};

Cell 클래스는 큰 테이블에서 한 칸을 의미하는 객체로, 해당 내용을 보관하는 문자열 data 와 어느 테이블에 위치해 있는지에 관련한 정보를 가지고 있는 table 과 그 위치 x, y 로 구성되어 있다. 또한, 가상 함수로 해당 셀 값을 문자열로 변환하는 stringify 함수와, 정수 데이터로 변환하는 to_numeric 함수도 선언되어 있다. 물론 문자열에 to_numeric 을 수행하게 되면 당연히 0 을 리턴하겠지만, 나중에 Cell 클래스를 NumberCell 과 같은 클래스들이 상속 받기 위한 큰 그림이라고 보면 된다. 따라서 Cell 멤버 함수들의 정의는 아래와 같이 간단하게 나타낼 수 있다.

Cell::Cell(string data, int x, int y, Table* table) : data(data), x(x), y(y), table(table) { }



string Cell::stringify() {

	return data;

}

int Cell::to_numeric() {

	return 0;

}

그러면 Table 클래스의 정의를 한 번 봐보자.

class Table

{

protected:

	// 행 및 열의 최대 크기

	int max_row_size, max_col_size;



	// 데이터를 보관하는 테이블

	// Cell* 을 보관하는 2차원 배열이라 생각하면 편하다

	Cell*** data_table;



public:

	Table(int max_row_size, int max_col_size);



	~Table();



	// 새로운 셀을 row 행 col 열에 등록한다. 

	void reg_cell(Cell* c, int row, int col);



	// 해당 셀의 정수값을 반환한다. 

	// s : 셀 이름 (Ex. A3, B6 과 같이)

	int to_numeric(const string& s);



	// 행 및 열 번호로 셀을 호출한다.

	int to_numeric(int row, int col);



	// 해당 셀의 문자열을 반환한다. 

	string stringify(const string& s);

	string stringify(int row, int col);



	virtual string print_table() = 0;

};

Table 클래스는 Cell 객체들을 2 차원 배열로 보관하게 된다. 이 때, 객체 자체를 보관하는 것이 아니라, 객체는 필요할 대 마다 동적으로 생성하고, 그 객체에 대한 포인터를 2차원 배열로 보관하고 있게 된다.

Table::Table(int max_row_size, int max_col_size) :

	max_row_size(max_row_size), max_col_size(max_col_size)

{

	data_table = new Cell**[max_row_size];

	for (int i = 0; i < max_row_size; i++) {

		data_table[i] = new Cell*[max_col_size];

		for (int j = 0; j < max_col_size; j++) {

			data_table[i][j] = NULL;

		}

	}

}

즉 Table 클래스의 생성자는 동적 할당으로 Cell* 배열을 생성한 후에, Cell 객체가 필요 할 때 마다 생성해서 배열의 원소들이 이를 가리킬 수 있게 하였다.

Table::~Table()

{

	for (int i = 0; i < max_row_size; i++) {

		for (int j = 0; j < max_col_size; j++) {

			if (data_table[i][j]) delete data_table[i][j];

		}

	}

	for (int i = 0; i < max_row_size; i++) {

		delete[] data_table[i];

	}

	delete[] data_table;

}

Table 소멸자도 비슷하다. 일단, 동적으로 생성된 Cell 객체를 모두 지워야 하고 그 다음에 Cell 배열 (1차원) 을 지워야 하고 마지막으로 2차원 테이블 자체를 메모리에서 지워야 한다. 3 단계에 걸쳐서 Cell 의 흔적으로 메모리에서 날려버릴 수 있다.

void Table::reg_cell(Cell* c, int row, int col) {

	if (!(row < max_row_size && col < max_col_size)) return;



	if (data_table[row][col]) {

		delete data_table[row][col];

	}

	data_table[row][col] = c;

}

위는 Table 의 셀을 등록하는 함수다. 등록하고자 하는 위치를 인자로 받는데, 만일 해당 위치에 이미 다른 셀 객체가 등록되어 있다면 해당 객체를 delete 한 후에 등록시켜주면 된다.

int Table::to_numeric(const string& s) {

	// Cell 이름으로 받는다. 

	int row = s[0] - 'A';

	int col = atoi(s.c_str() + 1) - 1;



	if (row < max_row_size && col < max_col_size) {

		if (data_table[row][col]) {

			return data_table[row][col]->to_numeric();

		}

	}

	return 0;

}

int Table::to_numeric(int row, int col) {

	if (row < max_row_size && col < max_col_size && data_table[row][col]) {

		return data_table[row][col]->to_numeric();

	}

	return 0;

}

string Table::stringify(const string& s) {

	// Cell 이름으로 받는다. 

	int col = s[0] - 'A';

	int row = atoi(s.c_str() + 1) - 1;



	if (row < max_row_size && col < max_col_size) {

		if (data_table[row][col]) {

			return data_table[row][col]->stringify();

		}

	}

	return 0;

}

string Table::stringify(int row, int col) {

	if (row < max_row_size && col < max_col_size && data_table[row][col]) {

		return data_table[row][col]->stringify();

	}

	return "";

}

ostream& operator<< (ostream& o, Table& table) {

	o << table.print_table();

	return o;

}

마지막으로 해당하는 셀의 값을 반환하는 함수들로, 두 가지 형태로 구성되어 있는데 하나는 셀 이름(A1, B2 이렇게)을 받아서 해당하는 위치의 값을 리턴하는 함수와 행과 열 값을 받아서 해당 위치에 셀이 있으면 그 값을 리턴하는 함수들로 구성되어 있다. 또한 맨 마지막에 ostream 클래스의 << 연산자를 오버로딩하는 함수를 하나 만들어서 파일이나 표준 스트림(cout) 입출력에 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 하지만 이 Table 클래스의 객체는 생성할 수 없다. 왜냐하면 아래와 같은 순수 가상 함수가 포함되어 있기 때문이다. virtual string print_table() = 0; Table 클래스를 상속 받는 다른 클래스를 만들어서 이 함수를 구현해주어야만 한다

.

class TxtTable : public Table

{

	string repeat_char(int n, char c);



	// 숫자로 된 열 번호를 A, B, .... Z, AA, AB, ...  이런 순으로 매겨준다.

	string col_num_to_str(int n);

	

public:

	TxtTable(int row, int col);



	// 텍스트로 표를 깨끗하게 출력해준다. 

	string print_table();

};

Table 클래스를 상속 받는 TxtTable 클래스다. 이 클래스는 Table 의 내용을 텍스트의 형태로 예쁘게 정리해서 출력해주는 역할을 하고 있다.

TxtTable::TxtTable(int row, int col) : Table(row, col) {}



// 텍스트로 표를 깨끗하게 출력해준다. 

string TxtTable::print_table()

{

	string total_table;



	int* col_max_wide = new int[max_col_size];

	for (int i = 0; i < max_col_size; i++) {

		unsigned int max_wide = 2;

		for (int j = 0; j < max_row_size; j++) {

			if (data_table[j][i] && data_table[j][i]->stringify().length() > max_wide) {

				max_wide = data_table[j][i]->stringify().length();

			}

		}

		col_max_wide[i] = max_wide;

	}

	// 맨 상단에 열 정보 표시

	total_table += "    ";

	int total_wide = 4;

	for (int i = 0; i < max_col_size; i++) {

		if (col_max_wide[i]) {

			int max_len = max(2, col_max_wide[i]);

			total_table += " | " + col_num_to_str(i);

			total_table += repeat_char(max_len - col_num_to_str(i).length(), ' ');



			total_wide += (max_len + 3);

		}

	}



	total_table += "\n";

	// 일단 기본적으로 최대 9999 번째 행 까지 지원한다고 생각한다. 

	for (int i = 0; i < max_row_size; i++) {

		total_table += repeat_char(total_wide, '-');

		total_table += "\n" + to_string(i + 1);

		total_table += repeat_char(4 - to_string(i + 1).length(), ' ');



		for (int j = 0; j < max_col_size; j++) {

			if (col_max_wide[j]) {

				int max_len = max(2, col_max_wide[j]);



				string s = "";

				if (data_table[i][j]) {

					s = data_table[i][j]->stringify();

				}

				total_table += " | " + s;

				total_table += repeat_char(max_len - s.length(), ' ');

			}

		}

		total_table += "\n";

	}



	return total_table;

}



string TxtTable::repeat_char(int n, char c)

{

	string s = "";

	for (int i = 0; i < n; i++)

		s.push_back(c);



	return s;

}

// 숫자로 된 열 번호를 A, B, .... Z, AA, AB, ...  이런 순으로 매겨준다.

string TxtTable::col_num_to_str(int n)

{

	string s = "";

	if (n < 26) { s.push_back('A' + n); }

	else {

		char first = 'A' + n / 26 - 1;

		char second = 'A' + n % 26;



		s.push_back(first);

		s.push_back(second);

	}



	return s;

}

repeat_char 과 col_num_to_str 함수는 단순히 print_table 에서 사용할 부가적인 함수들이다. print_table 함수는 각 열의 최대 문자열 길이를 계산한 뒤에, 이를 바탕으로 각 열의 폭을 결정해서 표를 출력해준다. 참고로 이 구현 방식에서 한 가지 중요한 것이 빠졌는데, 셀의 문자열 데이터에서 개행 문자가 있는 경우(즉 특정 셀이 여러 줄이 될 때)를 고려하지 않았다. 즉, 모든 셀은 최대 1 줄로만 그려지게 된다.

   

int main()

{

	TxtTable table(5, 5);

	ofstream out("test.txt");



	table.reg_cell(new Cell("Hello~", 0, 0, &table), 0, 0);

	table.reg_cell(new Cell("C++", 0, 1, &table), 0, 1);

	table.reg_cell(new Cell("Programming", 1, 1, &table), 1, 1);

	cout << endl << table;

	out << table;

}

또한 test.txt.