[C++] 객체 지향 프로그래밍(OOP, Object-Oriented Programming)
오늘은 객체 지향 프로그래밍, OOP에 대하여 정리해보는 시간을 가져보겠다.
그전에 우리는 객체가 무엇인지부터 먼저 파악해야 한다.
객체란?
현실 세계의 존재를 모든 대상을 표현하는데 사용되는 개념이다.
객체의 특징
1. 상태
객체가 가지고 있는 정보
2. 행동
객체가 수행하는 동작
3. 식별성
각각 구별을 가능하도록 만드는 고유의 특징
예를 들어 우리가 TV를 보기 위하여 리모콘을 손에 쥐었다고 하자
그럼 객체는 TV, 리모콘, 우리로 들 수 있다.
상태는 TV나 리모콘의 색상등을, 행동은 우리가 리모콘을 손에 쥐는 행위를 이야기할 수 있다.
객체 지향 프로그래밍 (OOP, Object Oriented Programming)
현실 세계에 실재하는 것들을 객체로 보고 프로그래밍을 하는 기법이다.
쉽게 이야기하면 객체를 중심으로 개발하는 방식을 의미한다
순차적인 처리를 중요시하며 코드 전체가 유기적으로 연결되어 있는 절차 지향 프로그래밍의 단점인,
가독성이 떨어지는 것과 유지보수의 문제를 보완하기 위해 만들어졌다.
덕분에 코드의 재사용이 가능하고 훨씬 간편하며 디버깅이 쉽다는 장점을 가지고 있다.
그러나 그에 맞추어 절차 지향보다 속도가 느리고 난이도가 높다는 단점이 있다.
특징
객체 지향 프로그래밍은 4가지의 주요 특징을 가지고 있다.
1. 캡슐화
정의
데이터와 그 데이터를 다루는 코드를 하나로 묶는 것으로 외부에 직접적인 접근을 제한하여
최소화하는 것을 의미한다.
목적
외부의 접근을 제한함으로써 객체 내부를 숨기고 상세한 동작을 은닉하는 것을 목적으로 만들어 졌다.
장점
코드의 안전성을 높이고 의도치 않은 상태 변경을 방지한다.
코드들을 묶어 더욱 쉽게 이해하고 수정할 수 있도록 만든다.
간혹 구조체(struct)와 클래스(class)의 사용 방식이 동일하여 클래스를 사용하는 이유를 모르겠다는 사람들이 있다.
클래스를 사용하는 이유는 구조체와는 다르게 기본적으로 캡슐화의 특징인 (정보 은닉)을 가지고 있어
다른 사람들에게 보여주고 싶지 않은 변수나 함수들을 은닉할 수 있기 때문이다.
캡슐화는 public, private, protected와 같은 접근 제한자를 통해 만들어진다.
1. public (공개) - 구조체의 기본 접근 구조
어떤 클래스이든 자유롭게 내부 멤버에게 접근 가능하다.
클래스 외부에서도 멤버에 자유롭게 접근할 수 있다.
2. private (비공개) - 클래스의 기본 접근 구조
해당 클래스의 내부에서만 접근이 가능하다.
클래스의 외부에서는 직접적인 접근이 불가능하다.
3. protected (보호)
해당 클래스의 내부 및 해당 클래스를 상속받은 파생 클라스에서만 접근할 수 있다.
외부에서는 직접 접근이 불가능하여 파생 클라스를 통해 간접적으로 접근한다.
public 과 private 사이의 중간이라고 생각하면 편하다.
2. 상속
정의
가지고 있는 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 작성하는 만드는 것을 의미한다.
새로운 클래스는 상속받은 클래스의 함수와 변수를 모두 이어받는다.
목적
코드의 재사용성을 높이고 그렇게 만들어진 새로운 클래스는
기존보다 더욱 확장된 변수와 함수들을 담을 수 있는 것을 목적으로 만들어 졌다.
장점
반복적으로 사용되는 코드를 최소화한다.
계층 구조를 통해 더욱 직관적으로 설계를 하여 유지보수성을 향상시킨다.
3. 다형성
정의
같은 이름의 함수나 연산자가 상황이나 기능에 따라 여러가지의 형태로 동작하는 것을 의미한다.
목적
프로그램이 유연하게 동작하고 일반화된 코드를 작성할 수 있도록 만들어 졌다.
(일반화된 코드 : 특정한 상황에 국한되지 않고 다양한 상황에서 유연하게 사용되는 코드)
장점
다양한 객체들이 동인한 인터페이스를 사용하여 코드의 이해와 관리가 쉽다.
코드의 일반화로 인하여 프로그램의 확장이 용이하다.
대부분의 사람이 회사에서 행동하는 것과 집 안에서 행동하는 것, 연인과 만났을 때 행동하는 것이
전부 다른 것을 예시로 들 수 있다.
대표적인 예시로는 메서드 오버라이딩(Method Overriding)과 메서드 오버로딩(Method OverLoading)이 있다.
- 메서드 오버라이딩(Method Overriding)
부모 클래스에서 정의된 함수를 동일한 이름, 매개변수 타입 및 개수들을 가진 함수로 다시 정의하는 것을 의미한다.
(자식 클래스가 부모 클래스의 특정 동작을 변경할 때 사용된다.)
//부모 클래스
class Animal {
public:
virtual void makeSound() const {
//변경하고 싶은 부모 클래스의 함수
std::cout << "Animal makes a sound." << std::endl;
}
};
//상속받은 자식 클래스
class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() const override {
//원하는 대로 변경한 자식 클래스
std::cout << "Dog barks." << std::endl;
}
};
- 메서드 오버로딩(Method OverLoading)
같은 클래스 내부에서 동일한 이름을 가졌지만 매개변수의 타입 또는 개수를 다르게 하여 정의하는 것을 의미한다.
(같은 이름의 함수를 여러 버전으로 정의함으로 코드의 일반성을 향상시킨다.)
class Calculator {
public:
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
//같은 이름, 같은 연산처리
double add(double a, double b) {
//다른 데이터 타입
return a + b;
}
};
4. 추상화
정의
객체의 공통적인 성질이나 기능을 추출하여 정의하는 것이다.
목적
구현하려는 핵심 기능을 단순화하여 이해하기 쉽게 만들고, 구현하는 것에 집중할 수 있도록 만들어준다.
장점
필요한 기능이 무엇인지 빠르게 파악하여 코드를 작성할 수 있다.
코드의 가독성을 높이고 복잡성을 줄여준다.
지금까지 정리한 내용들을 전부 축약한 간단한 예문을 준비했다.
아래의 내용을 분석하며 그동안 이해한 것들이 맞는지 확인해보자.
#include <iostream>
#include <string>
//부모 클래스
// 동물을 나타내는 추상 클래스
class Animal {
public:
// 가상 함수를 통한 추상화
virtual void makeSound() const = 0;
};
//자식 클래스들
// 개 클래스
class Dog : public Animal {
public:
//makesound 오버 라이딩
void makeSound() const override {
std::cout << crying << std::endl;
}
private:
std::string crying = "멍멍!";
};
// 고양이 클래스
class Cat : public Animal {
public:
void makeSound() const override {
std::cout << crying << std::endl;
}
private:
std::string crying = "야옹!";
};
int main() {
// 동물을 나타내는 포인터 배열
Animal* animals[] = {new Dog(), new Cat()};
// 모든 동물들에게 소리를 내도록 요청
for (const auto& animal : animals) {
animal->makeSound();
}
// 동물 객체들을 메모리에서 해제
for (const auto& animal : animals) {
delete animal;
}
return 0;
}
위의 예문은 동물의 울음 소리를 출력하도록 요청하는 코드이다.
여기서 등장하는 부모 클래스는 울음 소리를 내는 객체들이 동물이라는 공통점을 이용하여 만들어진 추상 클래스이다.
(추상화)
개와 고양이는 Animal이라는 클래스를 상속받았다.
(상속)
개와 고양이는 makeSound()라는 동일한 이름의 함수를 가지고 있다.
(다형성)
개와 고양이의 울음 소리는 "private"의 접근 지정자에 속해 있다.
(캡슐화)