[C++] 객체 지향 프로그래밍

limce·2024년 1월 21일

C++

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객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented Programming)

컴퓨터 프로그램을 어떤 데이터를 입력받아 순서대로 처리하고 결과를 도출하는 명령어들의 목록으로 보는 시각에서 벗어나
여러 독립적인 부품들의 조합, 즉 객체들의 유기적인 협력과 결합으로 파악하고자 하는 컴퓨터 프로그래밍의 패러다임
객체를 먼저 만들고 이렇게 만들어진 여러 객체들을 조립해서 하나의 완성된 프로그램을 만드는 프로그래밍 방법론

장점

1) 프로그램을 보다 유연하고 변경이 용이하게 만들 수 있다.
2) 코드의 변경을 최소화하고 유지보수를 하는 데 유리하다.
3) 코드의 재사용을 통해 반복적인 코드를 최소화하고, 코드를 최대한 간결하게 표현할 수 있다.
4) 인간 친화적이고 직관적인 코드를 작성하기에 용이하다.

특징

1) 추상화

가장 본질적이고 공통적인 부분만을 추출하여 표현
객체의 공통적인 속성과 기능을 추출하여 정의하는 것

예를 들어, 자동차와 오토바이는 모두 이동 수단이고, 전진과 후진을 할 수 있다는 공통점이 있다.
자동차와 오토바이라는 하위 클래스들의 공통적인 기능(전진과 후진)을 추출하여 이동 수단이라는 상위 클래스에 정의했다.
추상화를 구현할 수 있는 문법 요소로는
추상 클래스(abstract class)와 인터페이스(interface)가 있다.

추상 클래스

순수 가상 함수를 멤버 함수로 갖는 클래스
순수 가상함수란?
- 함수 헤더만 존재하고 함수의 몸체는 없는 함수
- virtual 반환형 함수이름(매개변수 리스트) = 0;
  예) virtual void draw() = 0;
객체 생성 불가. 단, 객체 포인터와 참조변수는 선언 가능(up-casting 가능)
추상 클래스의 파생 클래스는,
- 순수 가상 함수를 재정의 해야 일반 클래스로 정의된다. 재정의 하지 않으면 추상 클래스로 정의된다.

// 추상 클래스
class Shape { 
protected: int x, y; 
public:
    void setOrigin(int x, int y){ 
        this->x = x;
        this->y = y;
    }
    virtual void draw() = 0;
};
// 파생 클래스
class Rectangle : public Shape {
private: 
    int width, height;
public: 
    void setWidth(int w) {width = w;}
    void setHeight(int h) {height = h;}
    void draw() {cout << "Rectangle Draw" << endl;} // 재정의
};
int main(){
    Shape *ps = new Rectangle();
    // Shape s; 선언 시 에러!
    ps->draw(); delete ps; 
}

인터페이스

순수 가상 함수만 갖고 멤버 변수나 구체적으로 구현된 함수 가지지 않는다.
즉, 인터페이스에는 가상 소멸자와 순수 가상함수만 포함하면 된다.

#define interface struct

interface IPlay 
{
    virtual void Play()=0;
};

class Man:public IPlay
{
    string name;
public:
    Man(string name)
    {
        this->name = name;
    }

    virtual void Play()
    {
        cout<<name<<" 연주하다."<<endl;
    }    
}; 

void Concert(IPlay *iplay)
{
    iplay->Play();
}

int main()
{
    Man *man = new Man("홍길동");
    Concert(man);
    delete man;
    return 0;
}

2) 상속

기존의 클래스를 재활용하여 새로운 클래스를 작성하는 것
상위 클래스로부터 확장된 여러 개의 하위 클래스들이 모두 상위 클래스의 속성과 기능들을 간편하게 사용할 수 있도록 한다.
반복적인 코드를 최소화하고 공유하는 속성과 기능에 간편하게 접근하여 사용할 수 있도록 한다.

// 부모 클래스
class Car {
public: 
    int speed; int gear; string color;
    void setGear(int newGear) { gear = newGear;}
    void speedUp(int increment) { speed += increment;} 
    void speedDown(int decrement) {speed -= decrement;}
};
// 자식 클래스
class SportsCar : public Car {
    bool turbo;
public: 
    void setTurbo(bool newValue) {turbo = newValue;} 
};

int main() { 
    SportsCar c; 
    c.color = "Red"; 
    c.setGear(3); 
    c.speedUp(100); 
    c.speedDown(30); 
    c.setTurbo(true);
}

3) 다형성

어떤 객체의 속성이나 기능이 그 맥락에 따라 다른 역할을 수행할 수 있는 특성
한 타입의 참조변수를 통해 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 만든 것을 의미한다. 좀 더 구체적으로, 상위 클래스 타입의 참조변수로 하위 클래스의 객체를 참조할 수 있도록 하는 것이다.
대표적인 예: 메서드 오버라이딩, 메서드 오버로딩

4) 메서드 오버라이딩(Overriding)

부모클래스의 메소드와 같은 이름을 사용하며 매개변수도 같되 내부 소스를 재정의하는 것
같은 이름의 메서드가 상황에 따라 다른 역할을 수행하는 것

// 부모 클래스
class Mammal {
    virtual void move() = 0; 
    virtual void eat() = 0; 
    virtual void speak() = 0;
};
// 자식 클래스
class Lion : public Mammal {
    void move() {cout << "사자의 move() << endl;} 
    void eat() {cout << "사자의 eat() << endl;}
    void speak() {cout << "사자의 speak() << endl;}
};

메서드 오버로딩(Overloading)

같은 이름의 함수를 여러 개 정의한 후 매개변수를 다르게 하여 같은 이름을 경우에 따라 호출하는 것

public class Rectangle {
    Rectangle(int width, int height) { this(0, 0, width, height);} 
    Rectangle(int x, int y, int width, int height) {
    this.x = x;
    this.y = y; 
    this.width = width; 
    this.height = height;}
}

캡슐화

클래스 안에 서로 연관있는 속성과 기능들을 하나의 캡슐(capsule)로 만들어 데이터를 외부로부터 보호하는 것

캡슐화의 목적

데이터 보호: 외부로부터 클래스에 정의된 속성과 기능들을 보호
데이터 은닉: 내부의 동작을 감추고 외부에는 필요한 부분만 노출
외부로부터 클래스에 정의된 속성과 기능들을 보호하고, 필요한부분만 외부로 노출될 수 있도록 하여 각 객체 고유의 독립성과 책임 영역을 안전하게 지키고자 한다.

캡슐화 구현 방법

1) 접근제어자

접근제어자는 클래스 또는 클래스의 내부의 멤버들에 사용되어 해당 클래스나 멤버들을 외부에서 접근하지 못하도록 접근을 제한, 데이터를 보호하는 역할
총 4가지 종류의 접근 제어자: public, default, protected, private
(오른쪽으로 갈수록 더 좁은 접근 범위)