Chapter 3. 클래스와 객체¶

'명품 C++Programming - 황기태' 3장 학습 내용

소스코드

1절. 클래스와 객체

2절. 클래스

3절. 생성자

4절. 소멸자

5절. 접근 지정자

6절. 인라인 함수

7절. 구조체

8절. 헤더

1절. 클래스와 객체¶

캡슐화¶

객체의 캡슐화(encapsulation)
객체의 본질적인 특성
객체를 캡슐로 싸서 그 내부를 보호하고 볼 수 없도록 만듦
- 캡슐에 든 약은 어떤 색인지 어떤 성분인지 보이지 않고, 외부로부터 안전
캡슐화의 목적
- 객체 내 데이터에 대한 보안, 보호, 외부 접근 제한
캡슐화의 사례(TV 객체)

TVclass

C++에서의 클래스와 객체¶

클래스
객체를 만들어내기 위해 정의된 설계도, 틀
클래스 != 객체
클래스는 실체가 아님
멤버 변수와 멤버 함수 선언
객체
객체는 생성될 때 클래스의 모양을 가짐
멤버 변수와 멤버 함수로 구성
메모리에 생성
실체(instance)라고도 부름
하나의 클래스 틀에서 찍어낸 여러 개의 객체 생성 가능
객체들은 상호 별도의 공간에 생성
클래스와 객체의 관계

ClassObject

2절. 클래스¶

클래스 작성의 기본¶

클래스 작성
멤버 변수, 멤버 함수로 구성
클래스 선언부, 클래스 구현부로 구성
클래스 선언부(Class Declaration)
class 키워드를 이용하여 클래스 선언
멤버 변수와 멤버 함수 선언
- 멤버 변수는 클래스 선언 내에서 초기화 불가
- 멤버 함수는 원형(prototype) 형태로 선언
멤버에 대한 접근 지정
- private, public, protected 중 하나
- default는 private
- public : 다른 모든 클래스나 객체에서 멤버의 접근이 가능함
클래스 구현부(Class Implementation)
클래스에 정의된 모든 멤버 함수 구현
그림으로 클래스 작성 확인하기

ObjectMaker

예제 2. Rectangle 클래스 예제
SourceCodeChecking

3절. 생성자¶

생성자(constructor)¶

객체가 생성되는 시점에서 자동으로 호출되는 멤버 함수
클래스 이름과 동일한 멤버 함수

생성자 함수의 특징¶

생성자의 목적
객체가 생성될 때 객체가 필요한 초기화를 위해 만듦
- ex) 멤버 변수 값 초기화, 메모리 할당, 파일 열기, 네트워크 연결 등
생성자 이름
반드시 클래스 이름과 동일
생성자는 리턴 타입을 선언하지 않음
리턴 타입 없음
void 타입 안됨
객체 생성 시 오직 한 번만 호출
자동으로 호출되므로 임의로 호출 불가능
각 객체마다 생성자 실행
생성자는 중복 가능
생성자는 한 클래스 내에 여러 개 가능
중복된 생성자 중 하나만 실행
생성자가 선언되어 있지 않으면 기본 생성자는 자동으로 생성
기본 생성자 : 매개 변수 없는 생성자
컴파일러에 의해 자동 생성
예제 3. 2개의 생성자를 가진 Circle 클래스 예제
SourceCodeChecking
그림으로 이해하기

생성자가 다른 생성자 호출(위임 생성자)¶

여러 생성자에 중복 작성된 코드의 간소화
타겟 생성자와 이를 호출하는 위임 생성자로 나누어 작성
- 타겟 생성자 : 객체 초기화를 전담하는 생성자
- 위임 생성자 : 타겟 생성자를 호출하는 생성자로 객체 초기화를 타겟 생성자에 위임

con22

예제 4. 위임 생성자 예제
SourceCodeChecking

다양한 생성자의 멤버 변수 초기화 방법¶

class Point{
 int x, y;
public:
 Point();
 Point(int a, int b);
};

1) 생성자 코드에서 멤버 변수 초기화¶

Point::Point(){ x = 0; y = 0; }
Point::Point(int a, int b) { x = a; y = b; }

2) 생성자 서두에 초깃값으로 초기화¶

Point::Point() : x(0), y(0) { }
Point::Point(int a, int b) : x(a), y(b) { }

3) 클래스 선언부에서 직접 초기화¶

class Point{
 int x = 0; y = 0;
public:
...
};

예제 5. 멤버 변수의 초기화와 위임 생성자 예제
SourceCodeChecking

기본 생성자¶

1) 생성자는 꼭 필요한가?¶

C++ 컴파일러는 객체가 생성될 때, 생성자를 반드시 호출하기 때문에 필요함

2) 클래스에 생성자가 없는 경우에는 어떻게 되는가?¶

컴파일러에 의해 기본 생성자가 자동으로 생성됨
기본 생성자란 ?
매개 변수가 없는 생성자
디폴트 생성자라고도 함

class Circle{
 ...
 Circle();
 // 기본 생성자
 ...
};

기본 생성자가 자동으로 생성되는 경우¶

생성자가 하나도 작성되어 있지 않다면 기본 생성자가 자동으로 생성
컴파일러가 기본 생성자를 자동 생성함

con3

기본 생성자가 자동으로 생성되지 않는 경우¶

생성자가 하나라도 선언된 클래스의 경우
컴파일러는 기본 생성자를 자동 생성하지 않음

con4

예제 6. Rectangle Class의 정사각형 판단 예제
SourceCodeChecking

4절. 소멸자¶

소멸자¶

객체가 소멸되는 시점에서 자동으로 호출되는 함수
오직 한 번만 자동 호출
임의로 호출 불가능
객체 메모리 소멸 직전 호출

des

소멸자 특징¶

소멸자의 목적
객체가 사라질 때 마무리 작업
실행 도중 동적 할당 받은 메모리 해제
파일 저장 및 닫기
네트워크 닫기
소멸자 함수의 이름은 클래스 이름 앞에 '~'
ex) Circle::~Circle() {...}
소멸자는 return이 없으며 어떤 값도 반환할 수 없음
반환하는 코드 작성 불가
중복 불가능
소멸자는 한 클래스 내에 오직 한 개만 작성 가능
소멸자는 매개 변수 없는 함수
소멸자가 선언되어 있지 않으면 기본 소멸자가 자동 생성
컴파일러에 의해 기본 소멸자 코드 생성
컴파일러가 생성한 기본 소멸자에는 어떠한 코드도 담겨있지 않음
예제 7. Circle Class의 소멸자 예제
SourceCodeChecking

생성자와 소멸자의 실행 순서¶

객체가 선언된 위치에 따른 분류
지역 객체
- 함수 내에 선언된 객체
- 함수가 종료되면 소멸
전역 객체
- 함수의 바깥에 선언된 객체
- 프로그램이 종료할 때 소멸
객체 생성 순서
지역 객체
- 함수가 호출되는 순간에 순서대로 생성
전역 객체
- 프로그램에 선언된 순서로 생성
객체 소멸 순서
함수가 종료되면 지역 객체가 생성된 순서의 역순으로 소멸
프로그램이 종료되면 전역 객체가 생성된 순서의 역순으로 소멸
new를 이용하여 동적으로 생성된 객체의 경우
new를 실행하는 순간 객체 생성
delete 연산자를 실행할 때 객체 소멸
예제 7. 지역 객체와 전역 객체의 생성 및 소멸 순서 예제
SourceCodeChecking

예제 7 설명¶

ex7

5절. 접근 지정자¶

접근 지정자¶

캡슐화의 목적
객체 보호 및 보안
C++에서 객체의 캡슐화 전략
- 객체의 상태를 나타내는 데이터 멤버(멤버 변수)에 대한 보호
- 중요한 멤버는 다른 클래스나 객체에서 접근할 수 없도록 보호
- 외부와의 인터페이스를 위해서 일부 멤버는 외부에 접근 허용
멤버에 대한 접근 지정자 3개
private
- 동일한 클래스의 멤버 함수에만 제한
protected
- 클래스 자신과 상속받은 자식 클래스에만 허용
public
- 모든 다른 클래스에 허용

class Sample{
private:
// private 멤버 선언
protected:
// protected 멤버 선언
public
// public 멤버 선언
};

중복 접근 지정과 디폴트 접근 지정¶

접근 지정의 중복
디폴트 접근 지정 private
멤버 변수의 private 지정
컴파일 오류 판정해보기

QuestionAM2

정답
(9) 생성자 PrivateAccessError()는 private의 접근 지정자로 선언되어 있으므로 main()에서 호출이 불가능
(11) a는 PrivateAccessError 클래스의 private 멤버이므로 main()에서 접근 불가능
(13) f()는 PrivateAccessError 클래스의 private 멤버이므로 main()에서 호출 불가능
생성자도 private로 선언할 수 있음
생성자를 private로 선언하는 경우 한 클래스에서 오직 하나의 객체만 생성할 수 있도록 하기 위한 것
singleton 패턴 이해하기

함수 호출에 따른 시간 오버헤드¶

function1

작은 크기의 함수를 호출하면 함수 실행 시간에 비해 호출을 위해 소요되는 부가적인 시간 오버헤드가 상대적으로 큼
오버헤드의 심각한 사례

#include <iostream>

using namespace std;

int odd(int x) {return (x % 2);}
int main(){
 int sum = 0;
 // 1에서 10000까지 홀수의 합을 계산하는 for문
 for(int i = 0; i <= 10000; i++)
  if(odd(i)) sum += i;
 cout << sum;
}

// 출력 예시
// 25000000

위의 사례에서 odd() 함수의 코드 x%2를 계산하는 시간보다 odd() 함수 호출에 따른 오버헤드가 더 큼
심지어 루프를 돌게 되면 오버헤드가 가중됨

6절. 인라인 함수¶

인라인 함수¶

인라인 함수 ?
inline 키워드로 선언된 함수
인라인 함수에 대한 처리
인라인 함수를 호출하는 곳에 인라인 함수 코드를 확장 삽입
- 매크로와 유사
- 코드 확장 후 인라인 함수는 사라짐
인라인 함수 호출
- 함수 호출에 따른 오버헤드 존재하지 않음
- 프로그램의 실행 속도 개선
컴파일러에 의해 이루어짐
인라인 함수의 목적
C++ 프로그램의 실행 속도 향상
- 자주 호출되는 짧은 코드의 함수 호출에 대한 시간 소모 감소
- C++에 짧은 코드의 멤버 함수가 많기 때문

인라인 함수의 사례¶

inline1

인라인 제약 사항
inline은 컴파일러에게 주는 요구 메시지
컴파일러가 판단하여 inline 요구를 수용할 지 결정
recursion, 긴 함수, static, 반복문, goto 문 등을 가진 함수는 수용 X

인라인 함수 장단점 및 자동 인라인¶

장점
프로그램의 실행 시간이 빨라짐
단점
인라인 함수 코드의 삽입으로 컴파일된 전체 코드 크기 증가
- 통계적으로 최대 30% 증가
- 짧은 코드의 함수를 인라인으로 선언하는 것을 권장

자동 인라인 함수¶

inline2

클래스 선언부에 구현된 멤버 함수
inline으로 선언할 필요 없음
컴파일러에 의해 자동으로 인라인 처리
생성자 포함 모든 함수를 자동 인라인 함수로 사용 가능

7절. 구조체¶

C++의 구조체¶

구조체
상속, 멤버, 접근 지정 등 모든 것이 클래스와 동일
클래스와 유일하게 다른 점
- 구조체의 디폴트 접근 지정 : public
- 클래스의 디폴트 접근 지정 : private
C++에서 구조체를 수용한 이유?
C 언어와의 호환성을 위해
- C의 구조체 100% 호환하며 수용
- C 소스를 그대로 가져다 쓰기 위해
구조체 객체 생성
struct 키워드 생략

struct StructName{
private:
// private 멤버 선언
protected:
// protected 멤버 선언
public:
// public 멤버 선언
};

structName stObj;
// C++ 구조체 객체 생성
struct stObj;
// C 구조체 객체 생성

구조체와 클래스의 디폴트 접근 지정 비교¶

구조체는 public, 클래스는 private
예제 8. 구조체 Circle Class 예제
SourceCodeChecking

8절. 헤더¶

올바른 C++ 클래스 작성법¶

클래스를 헤더 파일과 cpp 파일로 분리
클래스마다 분리 저장
클래스 선언부
- 헤더 파일(.h)에 저장
클래스 구현부
- cpp 파일에 저장
- 클래스가 선언된 헤더 파일 include
main() 등 전역 함수나 변수는 다른 cpp 파일에 분산 저장
- 필요하면 클래스가 선언된 헤더 파일 include
목적
클래스 재사용
헤더 파일 분리 사례

seph

헤더 파일의 중복 include 문제¶

중복 include를 할 때 생기는 문제

errorseph

헤더 파일의 중복 include로 인해 생기는 문제를 조건 컴파일로 해결

errorseph1

errorseph2

예제 9. 헤더 파일 분리 예제
SourceCodeChecking