10 클래스와 객체

클래스와 객체

• 구조체

연관 있는 데이터를 하나로 묶으면 프로그램의 구현 및 관리가 용이하다.

소프트웨어란 데이터의 표현 + 데이터의 처리로 표현이 되는데, 여기서 데이터는 항상 관련 있는 주제, 특징, 특성에 따라 부류를 형성한다. 이러한 부류를 형성하는 데이터들은 항상 함께 생성되고, 함께 사용되고, 함께 소멸되는 특성이 있고, 그래야만 하는 경우가 대부분이다. 구조체는 연관 있는 데이터를 묶고 부류를 형성할 수 있도록 하는 문법적 장치이다.

위와 같이 구조체를 생성하고, 사용할 수 있다. 13번 라인에서는 C언어와 다르게 struct 키워드를 사용하지 않고 구조체를 선언할 수 있도록 문법적으로 구성되어 있다.

• 구조체에 함수 삽입하기

구조체는 연관 있는 부류의 데이터를 묵는 문법적인 수단이었다. 그렇다면 소프트웨어의 구성에서 데이터의 처리 부분에 해당하는 함수 또한 관련 데이터 부류와 함께 묶어서 처리하면 되지 않을까?

위의 예제에서 데이터 표현 부분은 관련 부류를 형성하여 구조체를 이루었다. 그러나 deposit, withdraw 함수는 기능적으로 account 구조체의 데이터 부류에 대해서 처리를 담당하는 함수 임에도 불구하고 구조체와 서로 분리되어 있다. 이 함수들 또한 부류를 형성하여 같이 묶는다면 다음과 같다.

                          <a. 멤버 함수를 클래스 내부에 정의>                                                <b. 멤버 함수를 클래스 외부에 정의>             

관련 있는 부류의 데이터와 처리에 해당하는 모든 부분을 하나의 구조체에 넣은 형태이다. 이런 식으로 구조체안으로 들어간 함수를 해당 구조체의 멤버 함수라고 한다. 구조체로 들어간 함수를 호출할 때에는 a 그림의 32번 라인, 33번 라인과 같이 구조체의 멤버 변수를 지정할 때와 마찬가지로 직접 접근 연산자 (혹은 포인터의 경우 간접 접근 연산자)를 이용하여 함수를 호출한다.

그림 a와 그림 b의 차이는 함수의 정의를 구조체 내부에 하는지, 구조체 외부로 따로 정의하는 지의 차이이다. 함수의 정의가 너무 길고 복잡할 때에는 가독성을 위해 함수의 선언 만을 구조체 정의 내부에 두고 함수의 정의는 구조체 외부에 따로 둔다. 이 때 구조체 이름과 범위 지정 연산자를 이용하여 함수의 정의를 외부에 두는데 그림 b의 25, 31, 36번 라인과 같은 형식으로 정의하면 된다. 구조체 내부에 함수의 정의가 존재하면 함수를 인라인(in-line)으로 처리하라는 의미이다. 함수를 구조체 외부에 둔 경우에 인라인 처리를 원한다면 따로 출력 타입 앞에 inline 키워드를 넣음으로써 인라인 화 할 수 있다.

지금까지의 구조체는 모두 클래스의 일종으로 간주되며, 멤버 변수와 멤버 함수를 넣을 수 있었던 것 모두 클래스의 일종이기 때문이고 이러한 정의의 구조체를 ‘클래스’ 라고 표현할 수 있다.

• 클래스와 구조체의 차이점

위의 왼쪽 예는 구조체라고 정의되어 있지만 사실 멤버 함수를 포함할 수 있는 클래스의 일종 혹은 클래스라고 할 수 있다. 그렇기 때문에 오른쪽과 같이 키워드를 class로 변경하고 클래스를 정의한다.

그러나 왼쪽 16번 라인에서 구조체일 때는 가능했던 초기화가 클래스로서 인정하고 변경을 하고 보니 오른쪽 16번 라인에서는 초기화가 불가능하다. 16번 라인과 같은 초기화 뿐만 아니라 다음과 같은 경우도 불가능하다.

위의 예의 공통점들은 클래스의 외부에서 클래스 내의 모든 멤버들에 접근하여 쓰는 혹은 읽는 작업을 하고 있다. 즉 외부에서 접근한다는 것이 공통점이다. 외부에서 접근하는 모든 문장에 대해서는 컴파일 에러를 내고 있다.

클래스는 접근에 대한 지시를 따로 명시하지 않는다면 기본적으로 외부로부터의 모든 접근을 허용하지 않으며, 이 때 클래스 내에서 선언된 모든 멤버들은 모두 클래스 내에서만 접근하는 내부 접근만 가능하다. 이렇게 클래스는 구조체와 다르게 외부 접근에 대해서 허용 범위를 별도로 선언해야 하는 것이 차이점이다.

• 접근 제어 지시자(접근 제어 레이블)

위의 예제는 접근 제어 지시자를 적용한 account 클래스를 나타낸 것이다. 먼저 접근 제어 지시자의 효력의 범위는 접근 제어 지시자를 명시한 라인부터 다음 접근 제어 지시자가 나오는 라인 바로 전 까지가 효력이 끼치는 범위이다. 즉, 8번 라인의 private 영역의 효력은 다음 접근 제어 지시자인 public의 바로 전 라인인 11번 라인까지 private의 효력을 유지한다. 8번 라인부터 11번 라인까지 있는 멤버 변수들은 외부에서 접근이 절대적으로 금지된다. 반면에 12번 라인부터 클래스의 끝 까지는 public 접근 제어 지시자의 영역으로 멤버 함수들에 대해서는 외부에서의 접근을 허용한다. 그러므로 외부에서는 account 클래스의 멤버 함수에 접근하여 원하는 기능을 실행할 수 있도록 적절한 멤버 함수를 정의 및 선언해주어야 하고, 이러한 멤버 함수를 통해 멤버 변수의 조작이 이루어져야 한다. 아니 그렇게 설계되어야 한다!

• 파일 분할 시 클래스의 선언과 정의에 대한 정보

클래스의 선언

컴파일러가 클래스와 관련된 문장의 오류를 잡아내는데 필요한 최소한의 정보, 클래스를 구성하는 외형적인 틀을 보여준다. 위의 예에서 account 클래스와 관련된 문장의 옳고 그름을 판단하는데 사용된다.

-> 컴파일의 정보로 사용되므로 헤더 파일에 저장한 후, 필요한 위치에 포함될 수 있도록 하면 됨.
단, 인라인 함수의 경우에는 함수 정의가 분리되었다고 하더라도 헤더 파일에 함께 포함해야 한다. 왜냐하면? 컴파일 과정에서 함수의 호출 문이 있는 곳에 함수의 몸체가 대치되어야 하기 때문이다.

클래스의 정의

멤버 함수의 정의는 다른 문장의 컴파일에 필요한 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 컴파일 된 이후에 링커에 의해 하나의 실행파일로 묶이기만 하면 된다.

-> 소스 파일에 저장해서 컴파일이 되도록 하면 된다.

• 객체지향 프로그래밍

먼저, 객체는 현실에 존재하는 모든 사물 또는 대상이 될 수 있다. 이런 객체의 개념을 이용한 객체지향 프로그래밍이란? 현실에 존재하는 사물과 대상, 그리고 그에 따른 행동을 있는 그대로 실체화를 시키는 형태의 프로그래밍

이러한 객체를 이루는 것은 하나 이상의 상태 정보(데이터)와 하나 이상의 행동(기능)으로 구성된다. 

클래스 기반의 객체 생성 방법 및 활용 (두 가지)

   - 일반적인 변수 선언 방식

   - 동적 할당 방식

Message Passing 방법

 -> 하나의 객체가 다른 하나의 객체에게 메시지를 전달하는 방법은 함수 호출을 기반으로 한다! 함수 호출을 기반으로 하는 객체 간의 대화법에서 함수 호출하는 행위를 메시지 전달이라고 함.