동족의 묶음 UpCasting에 대해 알아보자🔤
안녕하세요! 두두코딩 입니다 ✋
오늘은 Design pattern 중 upcasting 개념에 대해 알아보겠습니다.
C++ 디자인 패턴 강의를 듣고 정리하고자 합니다. 자세한 내용은 여기를 클릭해주세요.
🖇 소스코드에 마우스를 올리고 copy 버튼을 누를 경우 더 쉽게 복사할 수 있습니다!
궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
+ 감상평 댓글로 남겨주시면 힘이됩니다. 🙇
UpCasting
UpCasting이라는 개념은 C++ 책을 좀 읽어 봤다면 한번은 접해봤을 개념이다. 해당개념은 너무 중요하기 때문에 자세하게 다뤄보도록하자.
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
int age;
};
class Dog : public Animal
{
int color;
};
int main()
{
Dog d;
Dog* dp1 = &d; // ok.
double* dp2 = &d; // error.
Animal* ap1 = &d; // ok.
}
위의 예시를 보자.
첫번째 정의부분에서 Dog* dp1 = &d;는 사용가능하다. 당연히 동일한 타입이니
포인팅이 가능하다.
두번째 정의 부분인 double으로casting이 될까? double* dp2 = &d; 해당 정의를 수행하면 에러가 발생한다.
당연히 타입이 달라 에러가 발생하고, 조금더 생각해보면, 우리가 할당받은 double
크기에 Dog라는 객체를 담을수 없기 때문이라고 생각해볼 수도 있다.
마지막으로, Animal* ap1 = &d; 해당 케이스는 될까? 된다. Dog 객체는 Animal 객체를 상속받아 작성되었기 때문에 포인팅이 된다.
우리는 이와 같이 기반클래스 가 파생클래스를 가리킬수 있는 개념을 UpCasting이라고 부른다.
근데 왜 상속받으면 포인팅이 가능할까? (메모리 관점에서 생각해보자. 🤔)
위의 그림을 보면, 우리가 Animal을 상속받아 Dog 객체를 생성하면, Animal의
멤버 변수를 취하고 아래 자신의 멤버 변수를 취하는 것을 볼 수 있다. 따라서,
Animal을 갖고 포인팅을 해도 Animal은 자신의 멤버를 가리키고 있는 것이기
때문에 포인팅이 가능한 것이다. 메모리 관점에서 보면 UpCasting 은 당연시 할 수 있는 내용이다.
그렇다면 UpCasting이 왜 필요하고, 언제 사용되는지 알아보자.🙄
UpCasting의 사용이유
기반클래스를 활용해 파생클래스를 가리킬 수 있는 개념을 Upcasting이라고 했다. 그렇다면, UpCasting은 언제 활용할까? 아래의 예시를 보자.
위의 그림과 같이, 폴더 구조를 만든다고 생각해보자.
우선, 폴더 내 자료들을 관리하기 위해 우리는 Vector 자료구조를 활용해야한다.
해당 폴더 내 자료구조들을 담아야하는데 어떻게 담아야할까? 현재 폴더 내에는
sample이라는 파일 객체와 test라는 폴더 객체가 존재한다.
만약 vector자료구조를 sample 타입만 받도록 한다면, 파일객체만 받을 수 있을
것이다. (test 객체만 설정해도 마찬가지이다..😓) 이렇게 구성하게 된다면, 우리는
폴더 구조를 만들지 못할 것이다. 폴더 내에는 sample이라는 파일과 test라는
폴더가 존재하기 때문이다. 이 둘의 객체를 한번에 묶어서 관리하기 위해선
어떻게해야할까? 이때 사용해야되는 개념이 UpCasting이다. 둘을 folder라는 기반 클래스로 묶어 관리하면된다.
구체적으로, folder라는 기반클래스를 하나 생성하고, sample과 test는 folder를 상속받는 파생클래스로 구성하면 된다. 그렇다면, 기반클래스에서 파생클래스를 가리킬 수 있는 UpCasting 개념을 활용할 수 있다.
vector를 folder라는 기반클래스가 되는 객체로 묶게될 경우 sample 과
test를 모두 vector내 담을 수 있게 된다.
만약, folder를 또 다른 folder에서 사용하게 된다면 이 역시 또다른
기반클래스를 하나 생성해 상속받은 후 UpCasting으로 사용하면 된다.
❗ 상속의 개념은 변수 및 함수를 재사용하기 위해서만 사용하는 것이 아니라, 디자인 관점에서 보듯 동족끼리 묶을 때도 많이 사용한다는 점을 기억해라.
Virtual 가상함수
우리가 위의 UpCasting 개념을 배우게 될 시점에는 상속 이라는 개념과 같이
배우게 된다. 상속 개념을 말할 때 가장 많이 따라오는 이야기가 virtual함수의
사용법이다.
보통 요즘 흔히 쓰는 Java 혹은 C#에서는 너무 자명한 이야기이지만, Pointer를 사용하는 C++에서는 조금 생각해 볼 필요가 있는 문제이다. 아래의 예시를 보자.
#include <iostream>
using namespace std;
class Animal
{
int age;
public:
void Cry() { cout << "Animal Cry" << endl; }
};
class Dog : public Animal
{
int color;
public:
void Cry() { cout << "Dog Cry" << endl; }
};
int main()
{
Dog d;
Animal* p = &d;
p->Cry();
}
위의 코드를 봤을 때, p->Cry()가 어디를 호출할 것인가? 흔히 사용하는 Java 혹은
C# 에서는 재정의된 함수인 Dog 내 Cry()를 호출할 것이다. 하지만, C++에서는 포인터를
따라가서, 호출하기 때문에, Dog가 아닌 Animal 의 Cry()를 호출 할 것이다. (위의
메모리 그림을 봤듯이, 기반 클래스의 포인터는 기반 클래스로 인식해버린다.. 😱)
위와 같은 문제 즉, 기반 클래스가 포인터로 파생 클래스를 가리킬 때, 파생클래스가 재정의 한 함수를 호출 하려면 반드시 Virtual (가상함수)로 선언해야한다.
class Animal
{
int age;
public:
virtual void Cry() { cout << "Animal Cry" << endl; }
};
class Dog : public Animal
{
int color;
public:
virtual void Cry() { cout << "Dog Cry" << endl; }
};
위와 같이, 선언할 경우 기반클래스가 파생클래스를 가리켜도 파생클래스가 재정의 한 함수를 부르게 된다. (이게 어떻게 가능한지 알고 싶으면, virtual table을 구글에 검색해보자! 🤗)
Override 키워드
우리가 보통 상속을 받아 사용할 경우 기반 클래스의 함수를 재정의해서 사용한다. 이를 overriding이라고 부른다.
하지만 재정의를 할 경우, 실수로 우리가 인자를 더 넣거나, 반환형을 다르게 만들어도 컴파일러는 해당 문제를 식별하지 못한다. 결국 실행이 됐다가 나중에 프로그래머만 밤새서 이 말도 안되는 에러를 찾는일을 해야한다 ㅠㅠ,, 😫
이를 막기위해 C++11에서는 override라는 키워드가 등장했다. 해당 키워드를 사용할
경우 가독성도 좋아지고, 실수도 미리 잡아줘 프로그래머의 생산성을 향상시킬 수
있다. 위의 예시를 통해 어떻게 붙이는지 확인해보자.
class Animal
{
int age;
public:
virtual void Cry() override { cout << "Animal Cry" << endl; }
};
class Dog : public Animal
{
int color;
public:
virtual void Cry() override { cout << "Dog Cry" << endl; }
};
가상함수의 마지막 즉, 함수 본문 시작 전 override라는 키워드를 적어주면 된다.
파생 클래스에만 보통 붙여주면 되는데, 기반 클래스에도 붙여 습관화 하자.
override 키워드는 오픈소스 혹은 큰 프로젝트를 하다보면 많이 만날 수 있다.
당연히 상속을 받고 재정의를 하게 될 경우 사용해야한다. 하지만, 포스팅을 하는
입장에서.. 소스코드가 너무 길어지고 하니 해당 키워드는 “생략” 하도록 하겠다.
(있다고 생각해주길 바란다.. 착한 사람 눈에는 보일 것이다.. 😇)
