Friend는 영어로 친구라는 의미를 가지듯, 클래스에서 사용할 수 있는 friend 키워드도 비슷한 의미를 지닌다.
#include<iostream>
class B;
class A
{
int num;
friend B;
public:
A(int num)
{
this->num = num;
}
void Print()
{
std::cout << num << std::endl;
}
};
class B
{
int num;
public:
B(int num)
{
this->num = num;
}
void Print(A& a)
{
std::cout << a.num + num << std::endl;
}
};
int main()
{
A a(100);
B b(25);
b.Print(a);
return 0;
}
그림 1. 실행결과.
소소를 살펴보면 클래스 A 내에서 friend B라는 선언을 통해 B와 friend 관계에 있음을 명시했다.
이제 B 내부에서 A에 접근할 일이 생기면 A의 어떤 멤버든지 마음대로 접근이 가능해진다.
위에 class B를 먼저 선언해주고 나중에 구현하였는데,
이는 클래스 A가 정의된 시점에서 friend B라고 명시하여도 B에 대한 정보가 없어서 에러가 나기 때문이다.
friend 선언은 class내에 존재하는 어떤 접근제어 지시자 안에 위치하던 상관없다.
2. friend 함수
friend 키워드를 클래스 전체 이외에 특정 함수에만 한정 지을 수도 있다.
#include<iostream>
#include<string>
class Person;
void ChangeName(std::string, Person&);
class Person
{
friend void ChangeName(std::string, Person&);
std::string name;
int age;
public:
Person(std::string name, int age)
{
this->name = name;
this->age = age;
}
void ShowInfo()
{
std::cout << name << "(" << age << "세" << ")" << std::endl;
}
};
void ChangeName(std::string name, Person& p)
{
p.name = name;
}
int main()
{
Person p("김철수", 123);
p.ShowInfo();
ChangeName("홍길동", p);
p.ShowInfo();
return 0;
}
그림 2. 실행결과.
소스를 보면 ChangeName이라는 함수에 한정 지어 Person클래스 내에서 friend 선언을 한 것을 볼 수 있다.
ChangeName 함수 내에서는 Person클래스의 private 멤버인 name에 접근하고 있는 것을 볼 수 있다.
위의 예제는 전역 함수에 friend 키워드를 사용했지만, 다른 클래스의 메서드에도 적용 가능하다.
보통 클래스를 붕어빵 틀에 비유하고, 객체들을 붕어빵에 비유한다. 붕어빵 틀을 가지고 여러 가지 다양한 붕어빵을 만들어낼 수 있듯, 클래스 하나로 여러 속성만 변경시켜 여러 객체를 만들어 낼 수 있다.
#include <iostream>
class Person
{
public:
std::string name;
int age;
void introduce()
{
std::cout << name << "(" << age << "세)" <<std::endl;
}
};
int main()
{
Person p;
p.name = "김철수";
p.age = 123;
p.introduce();
return 0;
}
그림 1. 실행결과.
위의 예제는 사람이 이름과 나이라는 특징(멤버)을 가지고, 자기 자신을 소개할 수 있다는 것을 메서드(함수)로
일반화하여 나타낸 클래스 Person을 정의하고, main함수에서 p라는 변수로 객체로 구체화하여,
각 특징들에 값을 부여하고 introduce 메서드를 호출하고 있다.
클래스 내부의 public이라는 키워드는 무엇을 의미할까?
이는 접근제어 지시자라고 하며, 어디서 접근할 수 있는지에 대해 제한해둔 것이다.
c++의 접근제어 지시자는 다음 3가지가 존재한다.
접근제어지시자
public
private
protected
접근 범위
어디서든지 접근가능
클래스 내부에서만 접근가능
상속받은 클래스에서 추가적으로 접근가능. 이외에는 private와 동일.
2. 생성자
위에서 정의한 클래스는 뭔가 엉성하다.
우리가 멤버 하나하나에 접근하여 초기화를 한다니 너무 불편하다.또 private로 멤버 변수 정의했을 경우, 내부에 접근할 수 없어 변숫값을 변경할 수 없을 것이다.객체지향 프로그래밍에서는 초기화를 담당하는 서브루틴인 생성자를 두어 이런 문제를 해결하였다.
#include <iostream>
class Person
{
// private: 가 생략되어있다.
std::string name;
int age;
public:
Person(std::string name, int age)
{
this->name = name;
this->age = age;
std::cout << "생성자 호출!" << std::endl;
}
void introduce()
{
std::cout << name << "(" << age << "세)" << std::endl;
}
};
int main()
{
Person p("김철수",123);
p.introduce();
return 0;
}
위 코드는 그림 1과 같은 결과를 가진다.
Person 클래스를 살펴보면, name과 age 멤버 변수들이 public위에 선언된 것을 볼 수 있다.아무런 접근제어 지시자를 선언하지 않고 멤버 변수나 메서드를 정의하면, 자동으로 private로 지정된다.
public영역을 보면, Person(std::string, int)로 정의된 반환형이 없는 함수 형태의 서브루틴이 있다.이것을 생성자라고 하며, 객체가 생성될 때 한 번만 호출된다.생성자는 주로 멤버들의 초기화를 담당한다.
3. this 포인터
생성자 내부에는 this라는 키워드가 있는데, 이는 객체 자기 자신을 가리키는 포인터이다.왜 필요한지 의문이 들 수 있는데, 한 클래스로 여러 객체를 생성했다고 해보자.여러 객체들은 각각 조금씩 다른 특징(멤버)을 가지고 있으므로 멤버 변수는 객체들 각각의 독립적인 공간에 있게 될 것이다.
하지만 메서드의 경우, 객체에 따라 각각 다른 멤버들을 매개변수로 받지만, 내부 루틴은 같으므로 객체별로 일일이 메서드를 할당해주는 것은 비효율적이다.
따라서 this라는 객체별로 자신을 가리키는 포인터를 넘겨줌으로써 하나의 정의된 위치에서각 객체가 지니고 있는 다른 멤버들을 가지고 같은 루틴을 반복하게끔 한 것이다.
위의 예제에서는 비교적 간단한 이유로 사용한 것인데,Person클래스의 생성자의 매개변수가 멤버 변수의 이름과 동일하므로 구별하기 위해서 this를 사용했다.
이외에도, 자기 자신에 대한 포인터를 반환해야 하는 등의 이유로 this포인터를 사용해야 할 수도 있다.
4. 생성자와 디폴트 매개변수
C++에서는 디폴트 매개변수라는 것이 있다.
#include<iostream>
int Sum1ToN(int n = 10)
{
return n * (n + 1) / 2;
}
int main()
{
std::cout << "1부터 10까지의 합:" << Sum1ToN() << std::endl;
std::cout << "1부터 100까지의 합:" << Sum1ToN(100) << std::endl;
return 0;
}
그림 2. 실행결과.
1부터 N까지의 합을 구해주는 함수 Sum1ToN을 정의했다.
함수의 매개변수를 살펴보면,
int n = 10이라고 10을 기본적으로 대입하고 있다.
이는 해당 매개변수에 값이 할당되지 않을 경우 주어진 값을 넣어서 진행시키라는 의미이다.
그래서 메인 함수를 살펴보면 아무런 값을 전달하지 않았을 때,
n에 10이 들어가서 1부터 10까지의 합이 반환된 것을 확인할 수 있다.
이를 생성자에도 적용시키면 어떨까?
붕어빵 클래스를 만들었다고 해보자.
사람들이 보통 붕어빵이라고 하면 팥앙금이 들어간 붕어빵을 떠올린다고 하자.
그러면 붕어빵이라는 객체를 생성할 때 재료로 아무것도 전달하지 않으면
팥이 들어간 붕어빵을 만드는 게 타당하지 않을까?
#include<iostream>
class FishBread
{
std::string ingridient;
public:
FishBread(std::string ingridient = "팥")
{
this->ingridient = ingridient;
}
void Eat()
{
std::cout << "냠냠! " << ingridient << "(이)가 들어간 붕어빵이다!" << std::endl;
}
};
int main()
{
FishBread redBean; // redBean()과 같은 의미
FishBread chouxCream("슈크림");
redBean.Eat();
chouxCream.Eat();
return 0;
}
그림 3. 실행결과.
메인 함수를 보면 생성자에 아무것도 전달하지 않았을 때,
팥이라는 문자열이 들어가서 객체가 생성된 것을 확인할 수 있다.
5. 기본 생성자
위의 소스에서 메인 함수의 첫 줄 코드를 살펴보면 redBean과 redBean()이 같은 의미라고 되어있다.
글의 맨 첫 번째 소스로 돌아가서 클래스를 살펴보면 생성자가 없는 것을 확인할 수 있다.
그러면 생성자가 없는데 우리는 생성자를 호출해서 객체를 생성했다는 말이 된다.
어떻게 가능한 것일까?
C++에서 컴파일러는 클래스에 어떠한 생성자도 정의되지 않을 경우
내용이 텅 비어 있는 기본 생성자를 암시적으로 생성시켜준다.
그래서 우리가 생성자를 정의하지 않아도 객체가 생성되었던 것이다.
6. 클래스 배열
클래스의 경우에도 배열로 객체들을 정의하여 사용할 수 있다.
다만, 일반적인 배열과 다르게 선언에서 생성자가 항상 호출된다는 것을 명심하여야 한다.
#include<iostream>
class Monster
{
std::string name;
int atk;
int def;
public:
Monster(std::string name, int atk, int def)
{
this->name = name;
this->atk = atk;
this->def = def;
}
void Info()
{
std::cout << "이름: " << name << std::endl;
std::cout << "- 공격력: " << atk << std::endl;
std::cout << "- 방어력: " << def << std::endl;
}
};
int main()
{
Monster list[3]; // 에러발생!
for (int i = 0; i < 3; i++)
list[i].Info();
return 0;
}
이 소스는 정상적으로 실행되지 않는다.
그림 4. 에러
에러를 살펴보면 기본 생성자를 요구하고 있다.
이는 배열 생성과정에서 생성자가 호출되기 때문인데,
매개변수를 아무것도 주지 않아서 기본 생성자를 호출하고 있는 것이다.
해결 방법에 대해 알아보자.
6.1. 매개변수 전달하기
#include<iostream>
class Monster
{
std::string name;
int atk;
int def;
public:
Monster(std::string name, int atk, int def)
{
this->name = name;
this->atk = atk;
this->def = def;
}
void Info()
{
std::cout << "이름: " << name << std::endl;
std::cout << "- 공격력: " << atk << std::endl;
std::cout << "- 방어력: " << def << std::endl;
}
};
int main()
{
Monster list[3] = { Monster("괴물",20,10),Monster("큰괴물",40,20),Monster("아주큰괴물",100,50) };
for (int i = 0; i < 3; i++)
list[i].Info();
return 0;
}
그림 5. 실행결과.
main함수를 살펴보면 배열의 각 원소에 알맞은 매개변수를 넣어
생성자를 호출해 주고 있는 것을 확인할 수 있다.
6.2. 생성자에 디폴트 매개변수 사용
#include<iostream>
class Monster
{
std::string name;
int atk;
int def;
public:
Monster(std::string name = "괴물", int atk = 20, int def = 10)
{
this->name = name;
this->atk = atk;
this->def = def;
}
void Info()
{
std::cout << "이름: " << name << std::endl;
std::cout << "- 공격력: " << atk << std::endl;
std::cout << "- 방어력: " << def << std::endl;
}
};
int main()
{
Monster list[3];
for (int i = 0; i < 3; i++)
list[i].Info();
return 0;
}
그림 6. 실행결과.
이 방법은 우선 배열만 생성되게 하는 의미가 더 크다.
여기서는 나중에 멤버 변수 값을 변경하여 사용하는 것이 더 유용할 것이라 판단된다.
7. 캡슐화
캡슐화는 객체지향 프로그래밍의 핵심적인 내용이다.
객체의 속성과 행위를 하나로 묶고, 실제 구현 내용 일부를 외부에 감추어 은닉한다.- 위키백과
이는 왜 기본적으로 멤버 변수를 선언하면 private으로 선언되는지와 연관이 있다.사용자는 어떤 클래스를 사용할 때, 클래스의 세부 정보인 멤버들에 대해 전부 알 필요가 없다.
무슨 말이냐면, 누군가 TV를 본다고 할 때, 리모컨 버튼을 눌러 원하는 채널로 이동한다고 해보자.사용자는 리모컨이 적외선 신호를 어떻게 쏘고 TV가 어떻게 수신하는지에 대해 알 필요가 없고,그 중간 과정에 대한 지식이 없어도 버튼만 누르면 채널 이동이 가능하다.
이처럼 사용자에게 필요한 만큼의 인터페이스만 공개하고,나머지는 감추어 잘 묶어주는 것이 캡슐화이다.
이론적으로는 그리 어려운 내용이 아니지만, 캡슐화를 잘 적용하는 것은 상당히 힘들다.왜냐하면 캡슐화는 단순히 숨기기만 한다고 되는 것이 아니기 때문이다.
namespace는 개발자가 코드의 부분을 명시적으로 이름을 붙여 나눠놓은 것이라고 보면 된다.
#include<iostream>
namespace A
{
int number = 1234;
void func()
{
std::cout << "func() from A" << std::endl;
}
}
namespace B
{
int number = 2345;
void func()
{
std::cout << "func() from B" << std::endl;
}
}
int main()
{
std::cout << A::number << std::endl;
A::func();
std::cout << B::number << std::endl;
B::func();
return 0;
}
그림1. 실행결과.
위의 소스를 보면, 전역에 namespace A와 namespace B를 선언하여,
두 공간 안에 number라는 정수형 변수를 선언하고 값을 넣어준 것을 볼 수 있다.
또, func라는 함수를 선언해서 각각의 공간에 넣어주었다.
그리고 main 함수 안에서는 A::number, B::number와 같은 방법으로 각 공간 안의 변수에 접근하고 있는 것을 볼 수 있다. 두 변수는 이름이 같지만, 서로 다른 변수로 취급되는 것도 출력 결과를 통해 확인할 수 있다.
함수의 경우에도, A::func(), B::func()처럼, 이름은 같으나 서로 다른 함수라는 것을 namespace를 통해 나타내고 있다.
2. using 키워드
namespace로 공간을 명시적으로 만들어 나눌 수 있다는 것은 알겠는데,
사용할 때 명시적으로 공간의 이름을 앞에 붙여야 하기 때문에 불편하다. 생략해서 사용하는 방법은 없을까? 이는 using 키워드를 사용하면 가능하다.
#include<iostream>
namespace A
{
int number = 1234;
void func()
{
std::cout << "func() from A" << std::endl;
}
}
using namespace A; // namespace A 사용!
int main()
{
std::cout << number << std::endl; // 이 number는 A의 number
func(); // 이 func()는 A의 func()
return 0;
}
그림2. 실행결과.
using 키워드는 지정된 namespace 안의 내용을 모두 꺼내어 사용하게 해 준다고 보면 된다.
따라서 A라는 namespace에 using 키워드를 사용했으니,
이제 number와 func라고만 쓰면 당연히 A의 number와 func를 가져와 사용할 것이다.
3. Namespace의 모호성
using 키워드를 사용해서 공간의 이름을 생략하는 것도 좋지만, 너무 남용하는 것은 문제를 일으킬 수 있다. 다음 코드를 보자.
#include<iostream>
namespace A
{
int number = 1234;
}
namespace B
{
int number = 2345;
}
using namespace A; // namespace A 사용!
using namespace B; // namespace B 사용!
int main()
{
std::cout << number << std::endl; // A? B?
return 0;
}
namespace A와 namespace B 둘을 동시에 using으로 사용하고 있다.
이렇게 되면, 두 공간에 정의된 같은 이름의 number가 밖으로 나오게 되고, 컴파일러는 메인 함수에서 호출된 number가 두 공간 중에 어떤 number인지 알지 못하게 된다.
그림3. 에러
이런 경우에는 어떻게 해야 할까?
겹치는 경우에 대해 명시를 해주면 된다.
#include<iostream>
namespace A
{
int number = 1234;
}
namespace B
{
int number = 2345;
}
using namespace A; // namespace A 사용!
using namespace B; // namespace B 사용!
int main()
{
std::cout << A::number << std::endl; // A!
return 0;
}
그림4. 출력결과.
using을 썼더라도, 명시적으로 이름을 붙여줘서 공간을 구별할 수 있다.
위의 경우를 통해, using을 사용할 경우 각 namespace의 내용을 잘 숙지하고 사용해야 한다는 것을 알게 되었다.
4. namespace std
사실 namespace에 대해 공부하기 이전부터 우리는 namespace를 사용했다.
바로 std라는 namespace에서 cout과 cin, 그리고 endl을 사용했다. 이제 using을 배웠으니 std 역시 생략이 가능하다는 것을 알 수 있다.
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "C++ programming" << endl;
return 0;
}
그림5. 출력결과.
위 코드를 보면 cout과 endl의 앞에 std::를 붙이지 않고 사용한 것을 알 수 있다.
하지만 많은 사람들이 되도록이면 using을 namespace에 사용하지 않는 것을 권장한다.
간단한 실습 수준의 단계에서는 코드가 짧고, 겹칠 문제가 없지만 남이 만든 라이브러리를 사용하거나, 협업을 한다거나, 아주 긴 코드를 작성하게 된다면, 3번에서 나온 경우처럼 충돌하는 일이 발생할 것이다.
따라서 간단한 실습용 코드에서만 using namespace을 사용하도록 하자. 또는, std안에 있는 내용과 자신의 코드가 겹치지 않게 일부만 가져와서 사용하도록 하자.
#include<iostream>
using std::cout; // cout만 사용
using std::endl; // endl만 사용
int main()
{
cout << "C++ programming" << endl;
return 0;
}
#include<iostream>
int main()
{
bool b = true; // 새로생긴 자료형
char c = 'c';
int n = 10;
long l = 320000000;
long long ll = 23132165465849848;
double lf = 3.1415926535;
float f = 12.1f;
return 0;
}
C에서 C++로 넘어오면서 bool이라는 자료형이 생겼다.
bool은 1바이트의 크기를 지니는 true와 false의 두 가지 상태를 저장할 수 있는 자료형이다.
그 외에 C에서 사용하던 자료형은 그대로 가져온 것을 알 수 있다.
또, 달라진 점이 있다면 기본 제공되는 헤더 파일을 불러올 때 .h를 붙이지 않는다는 것이다. 기존의 C에서 사용하던 헤더를 사용하고 싶으면 다음과 같이 쓸 수 있다.
#include<cstdio>
#include<cstring>
...
원래 쓰던 라이브러리 이름에 c만 붙여주면 된다.
2. string 클래스
#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
std::string str = "Hello, World!"; // 새로 생긴 문자열 클래스
return 0;
}
