C++ 개념 정리 : 객체 지향 프로그래밍, 생성자 & 소멸자

객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented Programming, OOP)

• 개념
  • 소프트웨어 시스템을 설계하고 구축하기 위해 객체를 사용하는 것에 초점을 맞춘 프로그래밍 패러다임
  • 코드를 모듈화(modular)하고 재사용 가능(reusable)하며 이해하기 쉽고 유지 보수(maintain)가 용이하도록 만드는 것을 목표로 한다.
  • 핵심 개념으로는 캡슐화(encapsulation), 상속(inheritance), 다형성(polymorphism) 등이 있다.

객체 (object)

• 변수들과 참고 자료들로 이루어진 소프트웨어 덩어리
  • 데이터와 해당 데이터를 조작하는 코드로 이루어져 있다.
• 각 객체는 클래스의 인스턴스이며 메서드 또는 함수를 통해 다른 개체와 상호 작용할 수 있다.
• 추상화가 필요함.

• 변수들이 외부로부터 보호됨.(캡슐화)

  Animal animal;
  // 초기화 과정 생략
    
  animal.food += 100;         // --> 불가능
  animal.increase_food(100);  // --> 가능
  

  • 캡슐화 : 외부에서 직접 인스턴스 변수의 값을 바꿀 수 없고 항상 인스턴스 메소드를 통해서 간접적으로 조절하는 것
  • 객체의 내부를 완전하게 이해하지 않고 있어도 사용할 수 있음.

클래스 (class)

• 객체가 어떻게 생성될지에 대한 정보를 담은 청사진.
• 인스턴스 : 클래스로 만든 객체
• 멤버 변수, 멤버 함수를 갖는다.
• 접근 제어자
  • private : 객체 내에서 보호됨. 자기 객체 안에서만 접근 가능. 아무것도 명시하지 않으면 기본적으로 설정되는 제어자.
  • public : 외부에서도 접근 가능.

함수 오버로딩

• 같은 이름의 함수를 중복해서 정의하는 것
  • 구분 방법
    • 전달되는 인자와 일치하는 함수를 찾음
  • 일치하는 인자가 없다면?
    • 자신과 최대로 근접한 함수를 찾음
• [class_name]::[function_name] 형태로 작성하여 함수를 클래스 밖에 정의할 수 있음

생성자 (Constructor)

• 특징
  • 객체 생성 시 자동으로 호출되는 함수
  • 객체를 초기화 하는역할
  • 리턴값이 없다.
• 형식
  • [class_name](parameter, ...)

• 사용 예시

  Date day(2011, 3, 1);         // 암시적 방법 (implicit)
  Date day = Date(2012, 3, 1);  // 명시적 방법 (explicit)
  

디폴트 생성자

• 개념
  • 사용자가 객체를 생성할 때 초기값을 명시하지 않으면 기본적으로 호출되는 생성자.
  • 사용자가 직접 정의할 수 있음
• 주의
  • 인자가 없는 생성자를 호출할 때는 A a 형식으로 써야함. A a() 로 쓰지 않도록 주의할 것.

생성자 오버로딩

• 생성자도 함수이므로 오버로딩 적용 가능.

복사 생성자

• 개념
  • 자신과 같은 클래스 타입의 다른 객체에 대한 참조(reference)를 인수로 전달받아, 그 참조를 가지고 자신을 초기화하는 방법
  • 깊은 복사를 하도록 할 수 있음.
  • 객체를 처음 생성 시에만 호출됨.
  • 컴파일러가 디폴트 복사 생성자를 제공해줌.
• 복사의 종류
  • 얕은 복사

    • 대입 연산자를 이용하여 객체에 객체를 대입하는 방법

      Book web_book("HTML과 CSS", 350);
                
      Book html_book = web_book;
      

    • 실제 값을 복사하는 것이 아닌, 주소값을 복사하는 방식.
    • 객체의 멤버가 heap 영역을 참조하는 경우 문제 발생 가능.
  • 깊은 복사
    • 값을 복사하는 방식.

• 형식

  T(const T& a);
  

• 사용 예시

  • 복사 생성자 정의

    Book::Book(const Book& origin) {
        title_ = origin.title_;
        total_page_ = origin.total_page_;
        current_page_ = origin.current_page_;
        percent_ = origin.percent_;
    }
    

    • 객체를 상수 레퍼런스로 받기 때문에 복사 생성자 내부에서 데이터를 변경할수 없음.

  • 복사 생성자 호출

    • 주요 방법

      Book web_book("HTML과 CSS", 350);
      Book html_book(web_book);
      

    • 기타 방법

      Book web_book("HTML과 CSS", 350);
      Book html_book = web_book;
      

디폴트 복사 생성자

• 개념
  • 컴파일러가 제공하는 기본 복사 생성자
  • 아무것도 하지 않는 디폴트 생성/소멸자와 다르게 실제로 복사해줌.
• 한계

  • char *name과 같은 포인터 형의 변수가 있을 때 아래와 같은 문제 발생.

    

  • 발생 원인

    

    • name에 대해 객체 pc1, pc2가 서로 같은 값(주소값)을 갖게 됨.
    • pc1을 소멸해도 pc2의 name은 해제된 pc1의 name과 같은 주소를 가리킨다.

    

  • 해결책

    • name에 대해 깊은 복사를 수행함. (이 경우 직접 복사 생성자를 만들어야 함.)

초기화 리스트 (Initializer list)

• 생성자가 호출될 때 초기화를 해준다.

Marine::Marine() : hp(50), coord_x(0), coord_y(0), damage(5), is_dead(false) {}

• 기존 방식과 다르게 멤버 변수의 생성과 초기화를 동시에 해준다.
  • 기존 방식 : 생성을 먼저 한 뒤에 대입을 해서 초기화를 한다.
• 클래스 내부에 레퍼런스 변수나 상수가 있는 경우 초기화 리스트를 통해 초기화해야한다.
  • 이들은 생성과 동시에 초기화 되어야 하기 때문.

소멸자 (Destructor)

• 특징
  • 객체의 수명이 끝나면 컴파일러에 의해 자동으로 호출되며, 사용이 끝난 객체를 정리해준다.
  • 생성자의 반대 개념.
  • 소멸자가 필요없는 클래스라면 굳이 명시할 필요 없음.(디폴트 소멸자)
• 형식
  • ~[class_name]()
• 사용 예시

  • 소멸자 정의

    Marine::~Marine() {
      std::cout << name << " 의 소멸자 호출 ! " << std::endl;
      if (name != NULL) {
        delete[] name;
      }
    }
    

  • 소멸자 호출

    ~Marine();
    

Static/const 변수/함수

Static 멤버 변수

• 개념
  • 클래스의 모든 객체가 공유하는 멤버 변수
  • 모든 객체가 하나의 static 멤버 변수를 사용한다.

• 형식

  static int [variable_name];
  

Static 멤버 함수

• 특징
  • 클래스 전체에 한 개만 존재하는 함수
  • 일반 함수와 달리 객체가 없어도 호출 가능.
  • 클래스의 static 변수만을 사용 가능.
• 사용 방법
  • (클래스)::(static 함수) 와 같이 사용.
    • (객체).(멤버 함수) 로 사용하지 않는 이유 : 객체가 아니라 클래스에 종속되기 때문이다.

Const 멤버 함수

• 개념
  • 다른 변수의 값을 바꾸지 않는 함수라고 명시할 수 있음.
  • 이 함수 안에서는 객체들의 읽기만 수행됨. 또한 여기서는 다른 상수 함수만 호출할 수 있음.

• 사용 방법

  (함수의 정의) const;
  

주요 키워드

this 포인터

• 객체 자신을 가리키는 포인터
• 객체 자신의 주소를 리턴할 필요성이 있을 때 사용
• 클래스의 멤버 함수에서만 사용 가능.
• static 함수는 this 사용 불가능.

explicit

• 암시적 변환이 되지 않도록 해줌.

• 생성자를 다음과 같이 선언하면 됨.

  explicit MyString(int capacity);
  

• explicit이 선언되어 있다면 생성자와의 타입이 다른 경우 암시적 변환이 되지 않고 다음과 같은 에러 발생

  

mutable

• 멤버 변수를 다음과 같이 선언하게 되면 const 함수 안에서도 해당 변수의 값을 변경할 수 있다.

  mutable int data_;
  

• mutable을 사용하기 않고 const 함수 내에서 변수를 변경하게 되면 다음과 같은 에러가 발생한다.

  

기타

• 검색 알고리즘
  • KMP 알고리즘
    • 불일치가 발생하기 직전까지 같았던 부분은 다시 비교하지 않고 패턴 매칭을 진행

Ref.

• 씹어먹는 C++ - <4 - 3. 스타크래프트를 만들자 ① (복사 생성자, 소멸자)>