[C++] 19. 연산자 오버로딩(Operator Overloading)

 

 

 

연산자 오버로딩(Operator Overloading)

연산자 오버로딩은 사용자 정의 데이터 타입에 대해 기존의 연산자를 새로 정의하여 사용할 수 있게 하는 기능입니다. 즉 연산자(+, -, /, *, ++, --, =, ==, <, >, <=, >= 등)를 내마음대로 재정의하는 것입니다. 이를 통해 사용자가 정의한 클래스나 구조체에 대해 산술 연산, 비교 연산 등의 연산자를 사용할 수 있도록 할 수 있습니다. 연산자 오버로딩은 C++의 객체지향 프로그래밍의 핵심적인 특징 중 하나로, 코드 가독성을 높이고 직관적인 인터페이스를 제공하는 데에 유용합니다.

연산자 오버로딩은 다음과 같은 형식으로 구현됩니다.

return_type operator 연산자(매개변수) {
    // 연산자를 정의하는 코드
}

여기서 `return_type`은 연산 결과의 반환 타입이며, `연산자`는 오버로딩하고자 하는 연산자를 나타냅니다. 매개변수는 해당 연산자의 피연산자들을 나타냅니다.

연산자 오버로딩의 예시를 알아보시죠.

이항 연산자 오버로딩

// + 연산자 오버로딩 예시 (벡터 덧셈)
class Vector {
public:
    int x, y;
    Vector() : x(0), y(0) {}
    Vector(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}

    Vector operator+(const Vector& other) const {
        return Vector(x + other.x, y + other.y);
    }
};

int main() {
    Vector v1(1, 2);
    Vector v2(3, 4);

    Vector result = v1 + v2; // 사용자 정의된 + 연산자를 통해 벡터 덧셈 수행

    return 0;
}

 

단항 연산자 오버로딩

// - 연산자 오버로딩 예시 (벡터 부호 반전)
class Vector {
public:
    int x, y;
    Vector() : x(0), y(0) {}
    Vector(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}

    Vector operator-() const {
        return Vector(-x, -y);
    }
};

int main() {
    Vector v1(1, 2);

    Vector result = -v1; // 사용자 정의된 - 연산자를 통해 벡터 부호 반전 수행

    return 0;
}

 

비교 연산자 오버로딩

// == 연산자 오버로딩 예시 (벡터 비교)
class Vector {
public:
    int x, y;
    Vector() : x(0), y(0) {}
    Vector(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}

    bool operator==(const Vector& other) const {
        return x == other.x && y == other.y;
    }
};

int main() {
    Vector v1(1, 2);
    Vector v2(1, 2);

    if (v1 == v2) {
        // 사용자 정의된 == 연산자를 통해 벡터 비교 수행
    }

    return 0;
}

 

 

정렬에 필요한 비교연산자 오버로딩

C++의 std::map은 기본적으로 key를 오름차순으로 정렬합니다. 따라서 key가 사용자 정의 클래스인 경우, std::map에서 key를 제대로 정렬하기 위해 연산자 오버로딩이 필요합니다. std::map은 key를 비교하기 위해 비교 연산자를 사용하며, 따라서 해당 비교 연산자를 사용자 정의 클래스에 오버로딩해야 합니다.

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

class Person {
public:
    std::string name;
    int age;

    // 생성자
    Person(const std::string& _name, int _age) : name(_name), age(_age) {}

    // 비교 연산자 오버로딩 (<)
    bool operator<(const Person& other) const {
        // 이름(name)을 기준으로 정렬
        return name < other.name;
    }

    // 비교 연산자 오버로딩 (==)
    bool operator==(const Person& other) const {
        // 이름(name)과 나이(age)가 모두 같을 때 true를 반환
        return name == other.name && age == other.age;
    }
};

int main() {
    std::map<Person, int> personMap;

    Person person1("Alice", 30);
    Person person2("Bob", 25);
    Person person3("Alice", 35);

    // std::map에 삽입
    personMap[person1] = 1;
    personMap[person2] = 2;
    personMap[person3] = 3;

    // 출력 결과: (Alice, 30): 1 (Alice, 35): 3 (Bob, 25): 2
    for (const auto& entry : personMap) {
        std::cout << "(" << entry.first.name << ", " << entry.first.age << "): " << entry.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

위의 예시에서 Person 클래스는 이름(name)과 나이(age)라는 두 가지 멤버 변수를 가지고 있습니다. Person 클래스의 비교 연산자 `<`와 `==`를 정의하여 이름(name)을 기준으로 오름차순으로 정렬되도록 하고, `==` 연산자를 통해 두 개의 Person 객체가 같은지 비교합니다.

std::map이 key를 정렬하기 위해서는 이러한 비교 연산자 오버로딩이 필요하며, 필요에 따라 key를 비교할 때 다른 기준으로 정렬하도록 비교 연산자를 수정할 수 있습니다.

 

 

정리

연산자 오버로딩은 C++에서 강력한 기능이지만, 오용할 경우 코드의 가독성을 저하시키고 혼란을 야기할 수 있습니다. 다른 대부분의 언어에 연산자 오버로딩이 없는 이유입니다.

따라서 사용자 정의 클래스에 연산자 오버로딩을 추가할 때는 명확하고 의미 있는 동작을 제공하는 것이 중요합니다. 또한 일부 연산자에 대해 오버로딩을 지원하지 않거나, 특정 규칙을 따르는 경우도 있으므로 이러한 사항을 문서나 주석으로 명시하는 것이 좋습니다.