Chapter 12. 가상 함수와 추상 클래스

‘명품 C++Programming - 황기태’ 9장 학습 내용

소스코드

1절. 가상 함수

가상 함수

• 예제 1. 파생 클래스에서 함수를 재정의하는 사례 예제
  SourceCodeChecking

• 가상 함수(virtual function)

  • virtual 키워드로 선언된 멤버 함수
  • virtual 키워드의 의미
    • 동적 바인딩 지시어
    • 컴파일러에게 함수에 대한 호출 바인딩을 실행 시간까지 미루도록 지시

class Base{
public:
 virtual void f();
 // f()는 가상 함수
};

2절. 오버라이딩

오버라이딩

• 함수 오버라이딩(function overriding)
  • 파생 클래스에서 기본 클래스의 가상 함수와 동일한 이름의 함수 선언
    • 기본 클래스 가상 함수의 존재감 상실
    • 파생 클래스에서 오버라이딩한 함수가 호출되도록 동적 바인딩
    • 함수 재정의
    • 다형성의 한 종류

함수 재정의와 오버라이딩 사례 비교

함수 재정의와 오버라이딩

• 가상 함수를 재정의하는 경우 : 오버라이딩
  • 동적 바인딩 발생
• 가상 함수를 재정의하지 않는 경우 : 함수 재정의
  • 컴파일 시간에 결정된 함수 단순 호출(정적 바인딩 발생)
• Java는 무조건 동적 바인딩이 일어나는 언어

• 예제 2. 오버라이딩과 가상 함수 호출 예제
  SourceCodeChecking

오바리이딩의 목적

• 파생 클래스에서 구현할 함수 인터페이스 제공

  • 파생 클래스의 다형성
    

• 다형성의 실현

  • draw() 가상 함수를 가진 기본 클래스 Shape
  • 오버라이딩을 통해 Circle, Rect, Line 클래스에서 자신만의 draw() 구현

3절. 동적 바인딩

동적 바인딩

• 파생 클래스에 대해
• 기본 클래스에 대한 포인터로 가상 함수를 호출하는 경우
• 객체 내에 오버라이딩한 파생 클래스의 함수를 찾아 실행
  • 실행 중에 이루어짐
    • 실행시간 바인딩, 런타임 바인딩, 늦은 바인디

오버라이딩된 함수를 호출하는 동적 바인딩

오버라이딩의 특징

• 오버라이딩의 성공 조건
  • 가상 함수 이름, 매개 변수 타입과 개수, 리턴 타입이 모두 일치
• 오버라이딩 시 virtual 지시어 생략 가능
  • 가상 함수의 virtual 지시어는 상속
  • 파생 클래스에서 virtual 생략 가능
• 가상 함수의 접근 지정
  • private, protected, public 중 자유롭게 지정 가능

class Base{
public:
 virtual void fail();
 virtual void success();
 virtual void g(int);
};

class Derived : public Base{
public:
 virtual int fail();
 // 오버라이딩 실패 : 리턴 타입이 다름

 virtual void success();
 // 오버라이딩 성공

 virtual void g(int, double);
 // 오버로딩 사례 : 정상 컴파일
};

class Base{
public:
 virtual void f();
};

class Derived : public Base{
public:
 virtual void f();
 // virtual void f()와 동일한 선언
};

• 예제 3. 상속이 반복되는 경우 가상 함수 호출 예제
  SourceCodeChecking

오버라이딩과 범위 지정 연산자(::)

• 범위 지정 연산자(::)
  • 정적 바인딩 지시
  • 기본 클래스::가상 함수() 형태로 기본 클래스의 가상 함수를 정적 바인딩으로 호출
    • Shape::draw();

class Shape{
public:
 virtual void draw() {...}
 ...
};

class Circle : public Shape{
public:
 virtual void draw(){
  Shape::draw();
  // 기본 클래스의 draw()를 실행
  ...
 }
};

• 예제 4. 범위 지정 연산자(::)를 이용한 기본 클래스의 가상 함수 호출 예제
  SourceCodeChecking

4절. 가상 소멸자

가상 소멸자

• 소멸자를 virtual 키워드로 선언
• 소멸자 호출 시 동적 바인딩 발생

• 예제 5. 가상 소멸자 선언 예제
  SourceCodeChecking

오버로딩과 함수 재정의, 오버라이딩의 비교

5절. 가상 함수

가상 함수를 가진 기본 클래스의 목적(Shape 클래스 예시)

• Shape는 상속을 위한 기본 클래스로의 역할
  • 가상 함수 draw()로 파생 클래스의 인터페이스를 보여줌
  • Shape 객체를 생성할 목적 아님
  • 파생 클래스에서 draw() 재정의
  • 자신의 도형을 그리도록 유도

가상 함수 오버라이딩

• 파생 클래스마다 다르게 구현하는 다형성

void Circle::draw(){ cout << "Circle" << endl; }
void Rect::draw(){ cout << "Rectangle" << endl; }
void Line::draw(){ cout << "Line" << endl; }

• 파생 클래스에서 가상 함수 draw()의 재정의
  • 어떤 경우에도 자신이 만든 draw()가 호출됨을 보장 받음
    • 동적 바인딩에 의해

동적 바인딩 실행 : 파생 클래스의 가상 함수 실행

#include <iostream>
#include "Shape.h"
#include "Circle.h"
#include "Rect.h"
#include "Line.h"

using namespace std;

int main(){
 Shape *pStart = NULL;
 Shape *pLase;

 pStart = new Circle();
 // 처음에 원 도형 생성

 pLast = pStart;

 pLast = pLast->add(new Rect());
 // 사각형 객체 생성

 pLast = pLast->add(new Circle());
 // 원 객체 생성

 pLast = pLast->add(new Line());
 // 선 객체 생성

 pLast = pLast->add(new Rect());
 // 사각형 객체 생성

 // 현재 연결된 모든 도형을 화면에 그림
 Shape *p = pStart;
 while(p != NULL){
  p->paint();
  p = p->getNext();
 }

 // 현재 연결된 모든 도형을 삭제
 p = pStart;
 while(p != NULL){
  Shape* 1 = p->getNext();
  // 다음 도형 주소 기억

  delete p;
  // 기본 클래스의 가상 소멸자 호출

  p = q;
  // 다음 도형 주소를 p에 저장
 }
}

// 출력 예시
// Circle
// Rectangle
// Circle
// Line
// Rectangle

main() 함수가 실행될 때 구성된 객체의 연결

기본 클래스의 포인터 활용

• 기본 클래스의 포인터로 파생 클래스 접근
  • pStart, pLast, p의 타입이 Shape*
  • 링크드 리스트를 따라 Shape을 상속받은 파생 객체들 접근
  • p->paint()의 간단한 호출로 파생 객체에 오버라이딩된 draw() 함수 호출

순수 가상 함수

• 기본 클래스의 가상 함수 목적
  • 파생 클래스에서 재정의할 함수를 알려주는 역할
    • 실행할 코드를 작성할 목적이 아님
  • 기본 클래스의 가상 함수를 굳이 구현할 필요가 있는가 ?
• 순수 가상 함수(Pure Virtual Function)
  • 함수의 코드가 없고 선언만 있는 가상 멤버 함수
  • 선언 방법
    • 멤버 함수의 원형 = 0; 으로 선언

class Shape{
public:
 virtual void draw() = 0;
 // 순수 가상 함수 선언
};

6절. 추상 클래스

추상 클래스

• 최소한 하나의 순수 가상 함수를 가진 클래스

// 아래의 Shape 클래스는 추상 클래스
class Shape{
 Shape *next;
public:
 void paint(){ draw(); }
 virtual void draw() = 0;
};

void Shape::paint(){
 draw();
 // 순수 가상 함수라도 호출은 가능
}

• 추상 클래스 특징
  • 온전한 클래스가 아니므로 객체 생성 불가

Shape shape;
Shape *p = new Shape();
// 모두 컴파일 오류가 발생
// error C2259:'Shape' : 추상 클래스를 인스턴스화할 수 없습니다.

• 추상 클래스의 포인터는 선언 가능

Shape *p;

추상 클래스의 목적

• 추상 클래스의 인스턴스를 생성할 목적 X
• 상속에서 기본 클래스의 역할을 하기 위한 목적
  • 순수 가상 함수를 통해 파생 클래스에서 구현할 함수의 형태(원형)을 보여주는 인터페이스 역할
  • 추상 클래스의 모든 멤버 함수를 순수 가상 함수로 선언할 필요는 없음

추상 클래스의 상속과 구현

• 추상 클래스의 상속
  • 추상 클래스를 단순 상속하면 자동 추상 클래스
• 추상 클래스 구현
  • 추상 클래스를 상속받아 순수 가상 함수를 오버라이딩
    • 파생 클래스는 추상 클래스가 아님

Shape를 추상 클래스로 수정

• 예제 6. 추상 클래스 구현 연습 예제
  SourceCodeChecking

• 예제 7. 추상 클래스를 상속받는 파생 클래스 구현 연습 예제
  SourceCodeChecking