[클래스와 객체] 객체 생성 및 활용

<황기태 님의 명품 C++ Programming 서적을 참고해서 작성하였습니다 :-)>

 

🐍 Circle 클래스의 객체 생성 및 활용

// Circle 클래스이 객체 생성 및 활용
#include <iostream>
using namespace std;

class Circle
{
public:
    int radius;
    double getArea();
};

double Circle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

int main()
{
    // 객체 생성
    Circle donut;
    // 멤버 변수
    donut.radius = 1;
    // 멤버 함수
    double area = donut.getArea();
    cout << "dount 면적은 " << area << endl;

    Circle pizza;
    pizza.radius = 30;
    area = pizza.getArea();
    cout << "pizza 면적은 " << area << endl;
}

/*
11:53:03 gani@LOVELY-GANI Chapter3 ±|master ✗|→ g++ -o 3_1 3_1.cpp
11:53:21 gani@LOVELY-GANI Chapter3 ±|master ✗|→ ./3_1
dount 면적은 3.14
pizza 면적은 2826
*/

 

🐍 Rectangle 클래스 만들기

// Rectangle 클래스 만들기
#include <iostream>
using namespace std;

class Rectangle
{
public:
    int width;
    int height;
    int getArea();
};

// Rectangle 클래스 구현
int Rectangle::getArea()
{
    return width * height;
}

int main()
{
    // 객체 생성
    Rectangle rect;
    // 멤버 변수
    rect.width = 3;
    // 멤버 변수
    rect.height = 5;
    // 멤버 함수
    cout << "사각형의 면적은 " << rect.getArea() << endl;
}

/*
11:58:45 gani@LOVELY-GANI Chapter3 ±|master ✗|→ g++ -o 3_2 3_2.cpp
11:58:48 gani@LOVELY-GANI Chapter3 ±|master ✗|→ ./3_2
사각형의 면적은 15
*/

 

 

🐍 2개의 생성자를 가진 Circle 클래스

// 2개의 생성자를 가진 Circle 클래스
#include <iostream>
using namespace std;

class Circle
{
public:
    int radius;
    // 기본 생성자
    Circle();
    Circle(int r);
    double getArea();
};

Circle::Circle()
{
    // 반지름 값 초기화
    radius = 1;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

Circle::Circle(int r)
{
    // 반지름 값 초기화
    radius = r;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

double Circle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

int main()
{
    Circle donut;
    double area = donut.getArea();
    cout << "donut 면적은 " << area << endl;

    Circle pizza(30);
    area = pizza.getArea();
    cout << "pizza 면적은 " << area << endl;
}

/*
생성자 : 클래스는 객체가 생성될 때 자동으로 실행되는 생성자 라는 특별한 멤버 함수를 통해 객체를 초기화
한 클래스에 여러 개의 생성자를 둘 수 있으나, 이중 하나만 실행된다
생성자 함수의 이름은 클래스 이름과 동일하게 작성
생성자 함수의 원형에 리턴 타입 선언 X
생성자는 중복 가능함 (매개 변수 개수나 타입은 다르게)

반지름 1 원 생성
donut 면적은 3.14
반지름 30 원 생성
pizza 면적은 2826
*/

 

☑️ 생성자

클래스는 객체가 생성될 때 자동으로 실행되는 생성자 라는 특별한 멤버 함수를 통해 객체를 초기화
한 클래스에 여러 개의 생성자를 둘 수 있으나, 이중 하나만 실행된다
생성자 함수의 이름은 클래스 이름과 동일하게 작성
생성자 함수의 원형에 리턴 타입 선언 X
생성자는 중복 가능함 (매개 변수 개수나 타입은 다르게)

 

🐍 생성자에서 다른 생성자 호출 연습 (위임 생성자 만들기)

객체 초기화를 전담하는 타겟 생성자와 타겟 생성자에 객체 초기화를 위임하는 위임 생성자

// 생성자에서 다른 생성자 호출 연습 (위임 생성자 만들기)
#include <iostream>
using namespace std;

class Circle
{
public:
    int radius;
    // 위임 생성자
    Circle();
    // 타겟 생성자
    Circle(int r);
    double getArea();
};

// 위임 생성자 (delegating constructor) : 생성자가 다른 생성자 호출
// 중복된 초기화 코드를 하나의 생성자로 몰고, 다른 생성자에게 이 생성자를 호출하게 함
Circle::Circle() : Circle(1) {}

// 타겟 생성자 : 객체 초기화를 전담시킴으로써 객체의 생성 과정이 명료해지고 단순해짐
Circle::Circle(int r)
{
    // 반지름 값 초기화
    radius = r;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

double Circle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

int main()
{
    Circle donut;
    double area = donut.getArea();
    cout << "donut 면적은 " << area << endl;

    Circle pizza(30);
    area = pizza.getArea();
    cout << "pizza 면적은 " << area << endl;
}

/*
객체 초기화를 전담하는 타겟 생성자와 타겟 생성자에 객체 초기화를 위임하는 위임 생성자

반지름 1 원 생성
donut 면적은 3.14
반지름 30 원 생성
pizza 면적은 2826
*/

 

🐍 멤버 변수 초기화와 위임 생성자 활용

생성자와 멤버 변수의 초기화
클래스의 멤버 변수들은 자동으로 초기화되지 않기 때문에 생성자에서 초기화한다
☑️ 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;
    int y = 0;
};

// 멤버 변수 초기화와 위임 생성자 활용
#include <iostream>
using namespace std;

class Point
{
    int x, y;

public:
    Point();
    Point(int a, int b);
    void show()
    {
        cout << "(" << x << ", " << y << ")" << endl;
    }
};

// 위임 생성자
Point::Point() : Point(0, 0) {}

// 타겟 생성자
Point::Point(int a, int b) : x(a), y(b) {}

int main()
{
    Point origin;
    Point target(10, 20);

    origin.show();
    target.show();
}

/*
(0, 0)
(10, 20)
*/

/*
생성자와 멤버 변수의 초기화
클래스의 멤버 변수들은 자동으로 초기화되지 않기 때문에 생성자에서 초기화한다
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 초기ㅗ하
class Point
{
    int x = 0;
    int y = 0;
};
*/

 

🐍 클래스에 생성자가 꼭 있어야 할까?
기본 생성자 = 디폴트 생성자
클래스에 선언된 어떤 생성자도 없을 때 컴파일러가 자동으로 생성해주는 생성자
매개변수가 없는 생성자
생성자가 하나도 없는 클래스의 경우 컴파일러는 보이지 않게 기본 생성자를 삽입한다
생성자가 하나라도 선언된 클래스의 경우, 컴파일러는 기본 생성자를 자동 삽입하지 않는다

#include <iostream>
using namespace std;

class Rectangle
{
public:
    int width, height;
    // 생성자
    Rectangle();
    Rectangle(int w, int h);
    Rectangle(int length);
    bool isSquare();
};

Rectangle::Rectangle()
{
    width = height = 1;
}

Rectangle::Rectangle(int w, int h)
{
    width = w;
    height = h;
}

Rectangle::Rectangle(int length)
{
    width = height = length;
}

bool Rectangle::isSquare()
{
    if (width == height)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

int main()
{
    Rectangle rect1;
    Rectangle rect2(3, 5);
    Rectangle rect3(3);

    if (rect1.isSquare())
        cout << "rect1 은 정사각형!" << endl;
    if (rect2.isSquare())
        cout << "rect2 은 정사각형!" << endl;
    if (rect3.isSquare())
        cout << "rect3 은 정사각형!" << endl;
}

/*
rect1 은 정사각형!
rect3 은 정사각형!

클래스에 생성자가 꼭 있어야 할까?
- 기본 생성자 = 디폴트 생성자
클래스에 선언된 어떤 생성자도 없을 때 컴파일러가 자동으로 생성해주는 생성자
매개변수가 없는 생성자
생성자가 하나도 없는 클래스의 경우 컴파잉ㄹ러는 보이지 않게 기본 생성자를 삽입한다
생성자가 하나라도 선언된 클래스의 경우, 컴파일러는 기본 생성자를 자동 삽입하지 않는다
*/

 

🐍소멸자(destructor)
객체가 소멸되는 시점에서 자동으로 호출되는 클래스의 멤버 함수
소멸자의 목적은 객체가 사라질 때 필요한 마무리 작업을 위함(메모리 운영체제에 돌리거나 파일 저장 닫기, 네트워크 해제)
생성된 반대순으로 객체가 소멸된다
소멸자의 이름은 클래스 이름 앞에 ~을 붙인다
소멸자는 리턴 타입이 없으며 어떤 값도 리턴해서는 안된다
소멸자는 오직 한 개만 존재하며 매개변수를 가지지 않는다
소멸자가 선언되어 있지 않으면 기본 소멸자가 자동으로 생성된다

#include <iostream>
using namespace std;

class Circle
{
public:
    int radius;
    Circle();
    Circle(int r);
    ~Circle();
    double getArea();
};

Circle::Circle()
{
    radius = 1;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

Circle::Circle(int r)
{
    radius = r;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

// 소멸자
Circle::~Circle()
{
    cout << "반지름 " << radius << " 원 소멸" << endl;
}

double Circle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

int main()
{
    Circle donut;
    Circle pizza(30);
    return 0;
}

/*
반지름 1 원 생성
반지름 30 원 생성
반지름 30 원 소멸
반지름 1 원 소멸

소멸자(destructor)
- 객체가 소멸되는 시점에서 자동으로 호출되는 클래스의 멤버 함수
- 소멸자의 목적은 객체가 사라질 때 필요한 마무리 작업을 위함(메모리 운영체제에 돌리거나 파일 저장 닫기, 네트워크 해제)
- 생성된 반대순으로 객체가 소멸된다
- 소멸자의 이름은 클래스 이름 앞에 ~을 붙인다
- 소멸자는 리턴 타입이 없으며 어떤 값도 리턴해서는 안된다
- 소멸자는 오직 한 개만 존재하며 매개변수를 가지지 않는다
- 소멸자가 선언되어 있지 않으면 기본 소멸자가 자동으로 생성된다
*/

 

🐍 생성자/소멸자 실행 순서
- 함수 내에서 선언된 객체를 지역 객체
- 함수 바깥에 선언된 객체를 전역 객체

지역 객체는 함수가 실행될 때 생성되고 함수가 종료될 때 소멸되지만,
전역 객체는 프로그램이 로딩될 때 생성되고 main() 이 종료한 뒤 프로그램 메모리가 사라질 때 소멸된다
전역 객체나 지역 객체 모두 생성된 순서의 반대순으로 소멸된다

// 지역 객체와 전역 객체의 생성 및 소멸 순서
#include <iostream>
using namespace std;

class Circle
{
public:
    int radius;
    Circle();
    Circle(int r);
    ~Circle();
    double getArea();
};

Circle::Circle()
{
    radius = 1;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

Circle::Circle(int r)
{
    radius = r;
    cout << "반지름 " << radius << " 원 생성" << endl;
}

// 소멸자
Circle::~Circle()
{
    cout << "반지름 " << radius << " 원 소멸" << endl;
}

double Circle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

// 전역 객체 생성
Circle globalDonut(1000);
Circle globalPizza(2000);

// 지역 객체 생성
void f()
{
    Circle fDonut(100);
    Circle fPizza(200);
}

int main()
{
    // 지역 객체 생성
    Circle mainDonut;
    Circle mainPizza(30);
    f();
}

/*
반지름 1000 원 생성
반지름 2000 원 생성
반지름 1 원 생성
반지름 30 원 생성
반지름 100 원 생성
반지름 200 원 생성
반지름 200 원 소멸
반지름 100 원 소멸
반지름 30 원 소멸
반지름 1 원 소멸
반지름 2000 원 소멸
반지름 1000 원 소멸

생성자/소멸자 실행 순서
- 함수 내에서 선언된 객체를 지역 객체
- 함수 바깥에 선언된 객체를 전역 객체

지역 객체는 함수가 실행될 때 생성되고 함수가 종료될 때 소멸되지만,
전역 객체는 프로그램이 로딩될 때 생성되고 main() 이 종료한 뒤 프로그램 메모리가 사라질 때 소멸된다
전역 객체나 지역 객체 모두 생성된 순서의 반대순으로 소멸된다
*/

 

🐍  컴파일 오류가 발생하는 곳 (생성자를 public으로 해야한다!)

☑️ 접근 지정자

객체를 캡슐화하고, 외부에서 접근 가능한 공개 멤버와 외부의 접근을 허용하지 않는 비공개 멤버를 구분한다
디폴트 접근 지정은 private (캡슐화의 기본 원칙이 비공개이기 때문)

- private 멤버
클래스 내의 멤버 함수들에게만 접근이 허용하지
- public 멤버
클래스 내외를 막론하고 프로그램의 모든 함수들에게 접근이 허용
- protected 멤버
클래스 내의 멤버 함수와 이 클래스를 상속받은 파생 클래스의 멤버 함수에게만 접근이 허용됨

☑️  멤버 보호와 생성자
멤버 변수는 private로 지정하는 것이 바람직함
클래스 외부에서 객체를 생성하기 위해서는 생성자는 public으로 선언해야 한다 (그렇지 않으면 컴파일 오류)
BUT, 외부에서 객체를 생성할 수 없도록 생성자를 private 으로 선언하기도 하고,
자식 클래스에서만 생성자를 호출하도록 protected 로 선언하기도 한다

// 컴파일 오류가 발생하는 곳 (생성자를 public으로 해야한다!)
#include <iostream>
using namespace std;

class PrivateAccessError
{
private:
    int a;
    void f();
    PrivateAccessError();

public:
    int b;
    PrivateAccessError(int x);
    void g();
};

PrivateAccessError::PrivateAccessError()
{
    a = 1;
    b = 1;
}

PrivateAccessError::PrivateAccessError(int x)
{
    a = x;
    b = x;
}

void PrivateAccessError::f()
{
    a = 5;
    b = 5;
}

void PrivateAccessError::g()
{
    a = 6;
    b = 6;
}

int main()
{
    // PrivateAccessError()는 private 이므로 main() 에서 호출할 수 없음!!!!
    PrivateAccessError objA;
    PrivateAccessError objB(100);
    // a는 PrivateAccessError 클래스의 private 멤버이므로 main() 에서 호출할 수 없음!!!!
    objB.a = 10;
    objB.b = 20;
    // f() 는 PrivateAccessError 클래스의 private 멤버이므로 main() 에서 호출할 수 없음!!!!
    objB.f();
    objB.g();
}

/*
- 접근 지정자
객체를 캡슐화하고, 외부에서 접근 가능한 공개 멤버와 외부의 접근을 허용하지 않는 비공개 멤버를 구분한다
디폴트 접근 지정은 private (캡슐화의 기본 원칙이 비공개이기 때문)

- private 멤버
클래스 내의 멤버 함수들에게만 접근이 허용하지
- public 멤버
클래스 내외를 막론하고 프로그램의 모든 함수들에게 접근이 허용
- protected 멤버
클래스 내의 멤버 함수와 이 클래스를 상속받은 파생 클래스의 멤버 함수에게만 접근이 허용됨

- 멤버 보호와 생성자
멤버 변수는 private로 지정하는 것이 바람직함
클래스 외부에서 객체를 생성하기 위해서는 생성자는 public으로 선언해야 한다 (그렇지 않으면 컴파일 오류)
BUT, 외부에서 객체를 생성할 수 없도록 생성자를 private 으로 선언하기도 하고,
자식 클래스에서만 생성자를 호출하도록 protected 로 선언하기도 한다
*/

 

 

🐍 함수 호출에 따른 시간 오버헤드
시간을 무시할 수 없는 비중을 차지하는 경우가 있다
짧은 코드로 함수를 만들면, 함수 호출의 오버헤드가 상대적으로 커서 프로그램 실행 시간이 길어지는 ㅝㄴ인이 된다

 

☑️ 인라인 함수
짧은 코드로 구성도니 함수에 대해, 함수 호출 오버헤드로 인한 프로그램의 실행 속도 저하를 막기 위해 도입된 기능
함수 앞에 inline 키워드를 이용한다
컴파일러는 인라인 함수를 호출하는 곳에 인라인 함수의 코드를 그대로 삽입하여 함수 호출이 일어나지 않게 한다
멤버 변수의 값을 알아내고 멤버 변수에 값을 쓰는 이른바 getter/setter 라는 작은 멤버 함수들이 많이 존재한다
인라인 함수를 호출하는 곳에 인라인 함수의 코드를 단순 삽입하므로  호출하는 곳이 여러 군데 있으면 그만큼 전체 크기가 늘어나는 단점

 

☑️ 멤버 함수의 인라인 선언과 자동 인라인
생성자를 포함하여 클래스의 모든 멤버 함수가 인라인으로 선언될 수 있다
멤버 함수의 크기가 작은 경우, 클래스의 선언부에 직접 구현하여도 무방하다
컴파일러는 클래스의 선언부에 구현된 멤버 함수들에 대해서 inline 선언이 없어도 인라인 함수로 자동 처리한다

☑️ C++ 구조체
구조체 STRUCT 를 지원한다
클래스와 동일한 구조와 기능을 가진다
struct 키워드를 선언하며, 멤버 변수와 멤버 함수를 가지고, 접근 지정도 해야 한다

☑️ C++ 구조체의 객체 생성
구조체 타입 뒤에 객체 이름을 지정하면 된다
객체 생성 시 struct 키워드는 사용하지 않는다

☑️ 구조체와 클래스의 차이점
멤버 변수뿐만 아니라 생성자와 소멸자 비롯한 멤버 함수를 가질 수 있다
다른 구조체나 클래스에게 상속 가능하고 다른 구조체나 클래스를 상속받을 수 있다
멤버들은 접근 지정자로 지정되며 멤버 활용도 클래스와 동일하다
클래스의 디폴트 접근 지정이 private 반면 구조체는 public 이다

// Circle 클래스를 C++ 클래스를 이용하여 재작성
#include <iostream>
using namespace std;

// 구조체 선언
struct StructCircle
{
private:
    int radius;

public:
    // 구조체의 생성자
    StructCircle(int r) { radius = r; }
    double getArea();
};

double StructCircle::getArea()
{
    return 3.14 * radius * radius;
}

int main()
{
    StructCircle waffle(3);
    cout << "면적은 " << waffle.getArea();
}

/*
면적은 28.26

- 함수 호출에 따른 시간 오버헤드
시간을 무시할 수 없는 비중을 차지하는 경우가 있다
짧은 코드로 함수를 만들면, 함수 호출의 오버헤드가 상대적으로 커서 프로그램 실행 시간이 길어지는 ㅝㄴ인이 된다

- 인라인 함수
짧은 코드로 구성도니 함수에 대해, 함수 호출 오버헤드로 인한 프로그램의 실행 속도 저하를 막기 위해 도입된 기능
함수 앞에 inline 키워드를 이용한다
컴파일러는 인라인 함수를 호출하는 곳에 인라인 함수의 코드를 그대로 삽입하여 함수 호출이 일어나지 않게 한다
멤버 변수의 값을 알아내고 멤버 변수에 값을 쓰는 이른바 getter/setter 라는 작은 멤버 함수들이 많이 존재한다
인라인 함수를 호출하는 곳에 인라인 함수의 코드를 단순 삽입하므로  호출하는 곳이 여러 군데 있으면 그만큼 전체 크기가 늘어나는 단점

- 멤버 함수의 인라인 선언과 자동 인라인
생성자를 포함하여 클래스의 모든 멤버 함수가 인라인으로 선언될 수 있다
멤버 함수의 크기가 작은 경우, 클래스의 선언부에 직접 구현하여도 무방하다
컴파일러는 클래스의 선언부에 구현된 멤버 함수들에 대해서 inline 선언이 없어도 인라인 함수로 자동 처리한다

- C++ 구조체
구조체 STRUCT 를 지원한다
클래스와 동일한 구조와 기능을 가진다
struct 키워드를 선언하며, 멤버 변수와 멤버 함수를 가지고, 접근 지정도 해야 한다

- C++ 구조체의 객체 생성
구조체 타입 뒤에 객체 이름을 지정하면 된다
객체 새엇ㅇ 시 struct 키워드는 사용하지 않는다

- 구조체와 클래스의 차이점
멤버 변수뿐만 아니라 생성자와 소멸자 비롯한 멤버 함수를 가질 수 있다
다른 구조체나 클래스에게 상속 가능하고 다른 구조체나 클래스를 상속받을 수 있다
멤버들은 접근 지정자로 지정되며 멤버 활용도 클래스와 동일하다
클래스의 디폴트 접근 지정이 private 반면 구조체는 public 이다
*/