C++20 std::source_location 완전 가이드

개요

C++20 이전에는 파일명, 줄 번호, 함수명을 얻으려면 __FILE__, __LINE__, __func__ 매크로를 사용해야 했습니다. 이 매크로들은 타입 안전하지 않고 템플릿과 조합하기 어렵습니다. C++20의 std::source_location은 이를 표준화된 방법으로 해결합니다.

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1. 기본 API

#include <source_location>
#include <iostream>

void logLocation() {
    auto loc = std::source_location::current();

    std::cout << "파일: "    << loc.file_name()     << "\n";
    std::cout << "함수: "    << loc.function_name() << "\n";
    std::cout << "줄 번호: " << loc.line()           << "\n";
    std::cout << "열 번호: " << loc.column()         << "\n";
}

멤버 함수	반환값
file_name()	소스 파일 경로 (const char*)
function_name()	함수 이름 (시그니처 포함)
line()	줄 번호 (uint_least32_t)
column()	열 번호 (uint_least32_t)

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2. 매크로 대체

// 기존 매크로 방식
#define LOG(msg) std::cout << "[" << __FILE__ << ":" << __LINE__ << "] " << msg << "\n"

// std::source_location 방식
void log(std::string_view msg,
         std::source_location loc = std::source_location::current()) {
    std::cout << "[" << loc.file_name() << ":"
              << loc.line() << "] " << msg << "\n";
}

// 호출 측 코드가 위치 정보를 자동으로 전달
log("초기화 완료"); // [main.cpp:42] 초기화 완료

std::source_location::current()를 기본 인수로 사용하면 호출 지점의 위치가 자동으로 캡처됩니다.

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3. 로깅 시스템 구현

#include <source_location>
#include <string_view>
#include <iostream>
#include <format>

enum class LogLevel { Debug, Info, Warn, Error };

class Logger {
public:
    static void log(
        LogLevel level,
        std::string_view message,
        std::source_location loc = std::source_location::current())
    {
        const char* levelStr = [level] {
            switch (level) {
                case LogLevel::Debug: return "DEBUG";
                case LogLevel::Info:  return "INFO ";
                case LogLevel::Warn:  return "WARN ";
                case LogLevel::Error: return "ERROR";
            }
            return "?????";
        }();

        std::cout << std::format("[{}] {}:{} ({}) — {}\n",
            levelStr,
            loc.file_name(),
            loc.line(),
            loc.function_name(),
            message);
    }
};

void initialize() {
    Logger::log(LogLevel::Info, "시스템 초기화 시작");
    // [INFO ] main.cpp:55 (void initialize()) — 시스템 초기화 시작
}

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4. 커스텀 어서션

void assert_impl(bool condition, std::string_view message,
                 std::source_location loc = std::source_location::current()) {
    if (!condition) {
        std::cerr << "Assertion failed: " << message << "\n"
                  << "  at " << loc.file_name()
                  << ":" << loc.line()
                  << " in " << loc.function_name() << "\n";
        std::abort();
    }
}

#define ASSERT(cond, msg) assert_impl((cond), (msg))

void processData(int value) {
    ASSERT(value > 0, "값은 양수여야 합니다");
    // Assertion failed: 값은 양수여야 합니다
    //   at process.cpp:42 in void processData(int)
}

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5. 템플릿과 조합

기존 __FILE__, __LINE__ 매크로는 템플릿 함수에서 항상 호출 지점이 아닌 정의 지점을 가리킵니다. source_location은 기본 인수를 통해 올바른 호출 지점을 캡처합니다.

template<typename T>
void logValue(const T& value,
              std::source_location loc = std::source_location::current()) {
    std::cout << loc.file_name() << ":" << loc.line()
              << " value=" << value << "\n";
}

// 각각 다른 파일:줄 출력
logValue(42);
logValue(std::string("hello"));
logValue(3.14);

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6. 추적 클래스 구현

class CallTracer {
    std::source_location loc_;
    std::string funcName_;

public:
    explicit CallTracer(
        std::source_location loc = std::source_location::current())
        : loc_(loc), funcName_(loc.function_name())
    {
        std::cout << "[ENTER] " << funcName_ << "\n";
    }

    ~CallTracer() {
        std::cout << "[EXIT]  " << funcName_ << "\n";
    }
};

void complexFunction() {
    CallTracer tracer; // 함수 진입/종료 자동 로그
    // 작업 수행
}
// [ENTER] void complexFunction()
// [EXIT]  void complexFunction()

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7. 예외 처리와 결합

class AppException : public std::exception {
    std::string message_;
    std::source_location location_;

public:
    explicit AppException(
        std::string message,
        std::source_location loc = std::source_location::current())
        : message_(std::move(message)), location_(loc) {}

    const char* what() const noexcept override {
        return message_.c_str();
    }

    const std::source_location& where() const noexcept {
        return location_;
    }
};

void riskyOperation() {
    throw AppException("데이터베이스 연결 실패");
}

int main() {
    try {
        riskyOperation();
    } catch (const AppException& e) {
        std::cerr << "오류: " << e.what() << "\n"
                  << "위치: " << e.where().file_name()
                  << ":" << e.where().line() << "\n";
    }
}

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8. FILE / LINE 매크로와 비교

특성	__FILE__ / __LINE__	std::source_location
타입	const char* / int	타입 안전 구조체
템플릿 호환	X (정의 지점 캡처)	O (호출 지점 캡처)
컴파일러 확장	비표준 매크로	C++20 표준
함수명	__func__ (비표준)	function_name()
열 번호	비표준	column()

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9. 실전 주의사항

// 주의: 함수 객체나 람다에서의 function_name()은 구현체마다 다름
auto lambda = [] {
    auto loc = std::source_location::current();
    std::cout << loc.function_name() << "\n";
    // GCC: "main()::<lambda>"
    // MSVC: "__cdecl main::<lambda_...>"
};

// 주의: current()는 반드시 기본 인수 위치에서 사용해야 함
// 함수 본문 내부에서 호출하면 함수 내부 위치가 캡처됨
void badUsage(std::source_location loc) { // 기본 인수 없음
    // loc는 항상 badUsage 호출 측의 정보가 아님
}

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정리

• std::source_location::current()를 기본 인수로 사용하면 호출 지점 정보 자동 캡처
• __FILE__, __LINE__, __func__ 매크로를 타입 안전하게 대체
• 로깅, 어서션, 예외, 트레이싱에 활용
• 템플릿 함수에서도 올바른 호출 지점을 캡처

참고 자료

• cppreference — std::source_location