[C++] 15. 클래스(class)와 구조체(struct)

 

 

# 구조체(struct)

구조체(struct)는 관련된 데이터를 묶어 표현하기 위한 사용자 정의 데이터 형식입니다. 구조체는 멤버 변수의 집합으로 이루어지며, 각 멤버 변수는 다른 데이터 형식을 가질 수 있습니다. 구조체는 클래스와 유사하지만 클래스와는 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

구조체는 일반적으로 관련된 데이터를 그룹화하기 위해 사용되며, 특정 동작을 구현하기 위한 멤버 함수를 가질 수 없습니다. 사실 C++에서는 멤버 함수를 얼마든지 가질 수는 있지만, 데이터를 다루는 구조체의 특성상 많은 기능을 하는 함수는 정의하지 않습니다.(그럴 바엔 클래스를 써야 합니다) 멤버 변수는 주로 구조체 내에서 직접 접근되어 사용됩니다. 또한, 구조체의 기본적인 가시성은 public으로 설정되어 있습니다. 즉, 구조체의 멤버 변수와 함수는 기본적으로 외부에서 직접 접근할 수 있습니다.(구조체의 기본 접근 지정자는 public입니다. 클래스는 private입니다.)

struct Person {
    std::string name;
    int age;
    float height;
};

name, age, height는 Person 구조체의 멤버 변수입니다. 각 멤버 변수는 해당 구조체 내에서 데이터를 저장하는 역할을 합니다. 예를 들어, Person 구조체의 인스턴스를 생성하고 멤버 변수에 값을 할당할 수 있습니다.

 

int main() {
    Person person;
    person.name = "John";
    person.age = 30;
    person.height = 175.5;

    std::cout << "Name: " << person.name << std::endl;
    std::cout << "Age: " << person.age << std::endl;
    std::cout << "Height: " << person.height << std::endl;

    return 0;
}

 

 Person 구조체의 인스턴스인 person을 생성하고, 멤버 변수 name, age, height에 값을 할당합니다. 이후, std::cout를 사용하여 멤버 변수의 값을 출력합니다.

구조체는 주로 데이터 저장이나 간단한 데이터 구조를 표현하는 데 사용됩니다. 

 

또한 함수의 매개변수의 개수가 많아지면 구조체로 담아서 보내거나, 멤버 변수에 표현할 때도 구조체로 표현하는 경우도 많습니다.

 

 

# 클래스(class)

C++에서 클래스는 데이터와 해당 데이터에 대한 동작을 결합하는 객체 지향 프로그래밍의 기본적인 구성 요소입니다. 클래스는 객체의 틀이며, 객체는 해당 클래스의 인스턴스입니다. 클래스는 속성(멤버 변수)과 동작(멤버 함수)을 정의합니다.

클래스를 정의하는 것은 새로운 데이터 형식을 생성하는 것과 유사합니다. 클래스는 일반적으로 헤더 파일(.h 또는 .hpp)에 선언되며, 클래스 정의는 해당 헤더 파일에 포함됩니다. 클래스의 멤버 변수는 클래스 내에서 선언되며, 객체의 상태를 나타내는 데이터를 저장합니다. 멤버 함수는 클래스 내에서 선언되고 정의되며, 객체의 동작을 구현합니다.

class MyClass {
private:
    int myVariable; // 멤버 변수

public:
    void setVariable(int value) {
        myVariable = value;
    }

    int getVariable() {
        return myVariable;
    }
};

 

MyClass는 클래스 이름이며, myVariable은 MyClass의 멤버 변수입니다. setVariable과 getVariable은 MyClass의 멤버 함수입니다. setVariable은 myVariable 값을 설정하고, getVariable은 myVariable 값을 반환합니다.

클래스의 인스턴스를 생성하기 위해선 해당 클래스의 객체를 선언해야 합니다. 

int main() {
    MyClass obj;
    obj.setVariable(42);
    int value = obj.getVariable();
    // value는 42가 됨

    return 0;
}

 

MyClass obj;는 MyClass의 객체인 obj를 생성합니다. obj.setVariable(42);는 obj의 setVariable 멤버 함수를 호출하여 myVariable 값을 42로 설정합니다. int value = obj.getVariable();는 obj의 getVariable 멤버 함수를 호출하여 myVariable 값을 반환하고, 이를 value 변수에 할당합니다.

클래스는 데이터 캡슐화, 상속, 다형성 등 객체 지향 프로그래밍의 다양한 개념을 구현하는 데 사용됩니다. 이를 통해 코드의 구조화, 재사용성, 유지 보수성을 향상시킬 수 있습니다.

 

 

# 생성자와 소멸자 그리고 이니셜라이저

생성자

생성자는 객체가 생성될 때 호출되는 멤버 함수입니다. 생성자는 클래스와 동일한 이름을 가지며, 반환 타입을 가지지 않습니다. 생성자는 객체의 초기화 작업을 수행하고, 멤버 변수를 초기화하거나 필요한 리소스를 할당하는 등의 작업을 처리합니다. 생성자는 클래스의 인스턴스를 생성할 때 자동으로 호출되며, 객체를 초기화하는 데 사용됩니다. 생성자는 여러 개를 오버로딩하여 다양한 초기화 방법을 제공할 수 있습니다.

생성자는 객체가 만들어질 때 호출되기 때문에 하나의 객체에 대해 생성 전후에 임의로 호출할 수 없습니다.

 

class MyClass {
public:
    MyClass() {
        // 기본 생성자
    }

    MyClass(int value) {
        // 매개변수를 받는 생성자
    }
};

 

소멸자

소멸자는 객체가 소멸될 때 호출되는 멤버 함수입니다. 소멸자는 클래스와 동일한 이름을 가지며, 이름 앞에 ~ 기호가 붙습니다. 소멸자는 객체가 더 이상 필요하지 않을 때 메모리 누수를 방지하고 리소스를 정리하기 위해 사용됩니다. 소멸자는 객체가 스코프를 벗어나거나 delete 연산자로 메모리를 해제할 때 자동으로 호출됩니다. 클래스 내에는 하나의 소멸자만 정의할 수 있으며, 매개변수를 가지지 않습니다.

class MyClass {
public:
    ~MyClass() {
        // 소멸자
    }
};

 

이니셜라이저(Initializer)

이니셜라이저는 생성자에서 멤버 변수를 초기화하는 데 사용되는 특별한 구문입니다. 이니셜라이저는 생성자의 몸체에서 멤버 변수의 초기 값을 설정하는 역할을 합니다. 이니셜라이저는 멤버 변수의 생성과 동시에 값을 할당하므로 성능 향상과 객체 초기화에 유용합니다.

class MyClass {
private:
    int myVariable;

public:
    MyClass(int value) : myVariable(value) {
        // 이니셜라이저를 사용하여 myVariable 초기화
    }
};

위의 예시에서 myVariable은 이니셜라이저를 사용하여 value로 초기화됩니다. 이니셜라이저는 콜론(:) 다음에 멤버 변수와 해당 값을 지정하는 구문으로 작성됩니다.

 

 

# 데이터은닉(Data Encapsulation)

C++에서 데이터 은닉(Data Encapsulation)은 객체 지향 프로그래밍의 원칙 중 하나로, 클래스의 내부 데이터를 외부로부터 숨기는 것을 의미합니다. 데이터 은닉은 클래스의 멤버 변수와 멤버 함수를 적절히 캡슐화하여 직접적인 접근을 제한하고, 클래스 내부에서 데이터를 조작하고 유지할 수 있는 방법을 제공합니다. 이를 통해 클래스의 내부 구현 세부 사항을 숨기고, 데이터에 대한 접근을 제어하여 안정성과 보안성을 향상시킵니다.

C++에서 데이터 은닉을 구현하는 방법은 주로 접근 제어 지시자(Access Specifiers)를 활용합니다. C++에서는 세 가지의 접근 제어 지시자를 제공합니다:

public: public으로 선언된 멤버 변수와 멤버 함수는 클래스 외부에서 자유롭게 접근할 수 있습니다. 즉, 클래스 객체를 통해 직접적으로 접근할 수 있습니다.

private: private으로 선언된 멤버 변수와 멤버 함수는 클래스 외부에서 직접 접근할 수 없습니다. 오직 클래스 내부에서만 접근할 수 있습니다. private으로 선언된 멤버는 외부로부터 은닉되어 외부에서의 오용을 방지합니다.

protected: protected로 선언된 멤버 변수와 멤버 함수는 기본적으로 외부에서 접근할 수 없지만, 파생 클래스에서 접근할 수 있습니다. protected 멤버는 상속과 관련된 개념인 상속된 클래스에서 사용될 때 주로 활용됩니다.

class MyClass {
private:
    int privateVariable; // private 멤버 변수

public:
    void publicMethod() {
        // public 멤버 함수
        // privateVariable에 접근 가능
    }
};

 

privateVariable은 private으로 선언되었으므로 클래스 외부에서 직접 접근할 수 없습니다. 그러나 publicMethod는 public으로 선언되어 클래스 외부에서 접근할 수 있으며, 내부에서 privateVariable에 접근할 수 있습니다.

데이터 은닉은 클래스의 내부 데이터를 보호하고 객체의 무결성을 유지하기 위해 중요합니다. 클래스의 내부 구현 세부 사항을 외부로부터 감추면, 코드의 유지 보수성이 향상되고 잘못된 사용으로 인한 오류를 방지할 수 있습니다. 또한, 데이터 은닉은 캡슐화와 함께 객체 지향 프로그래밍의 핵심 개념 중 하나로, 코드의 모듈성과 재사용성을 높이는 데 도움을 줍니다.

 

 

상속에 관해서는 다음 챕터에서 자세히 다루도록 하겠습니다.