[Design Pattern][C++] Decorator Pattern

안녕하세요! 두두코딩 입니다 ✋
오늘은 디자인 패턴 중 Decorator 패턴에 대해 알아보겠습니다.

🖇 소스코드에 마우스를 올리고 copy 버튼을 누를 경우 더 쉽게 복사할 수 있습니다!

궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
+ 감상평 댓글로 남겨주시면 힘이됩니다. 🙇

Decorator 패턴

Decorator 패턴은 언제 사용할까?

동적인 기능을 추가해야되는 상황에서 해당 패턴을 사용한다.

어떤 상황에서 사용하는지 예제를 통해 알아보고 패턴을 적용해보자.

우주선 게임을 만들자

아래의 그림과 같이, 우주선 게임을 만든다고 생각해보자. 우주선을 가지고 미사일을 쏴 목표물을 맞추는 게임이다.

space

위를 코드로 구현하면 다음과 같다.

#include <iostream>
using namespace std;

class Space {
	int color;
	int speed;
public:
	void Shoot() { cout << "Space ---------- target" << endl; }
};

int main() {
	Space s;
	s.Shoot();
}

그런데 만약 우주선 게임을 하는 과정에서 레벨업을 했을 때, 왼쪽, 오른쪽 혹은 둘 다를 공격할 수 있는 기술을 터득했다고 가정해보자.

space_upgrade

위의 그림과 같이 구현하기 위해서는 어떻게 해야할까?

해당 기능을 구현하기 위해서는 기존 동작은 수행하고, 새로운 동작이 추가되는 것이다.

우리는 이전 포스팅을 통해 새로운 동작이 추가될 경우 고려해야하는 두 가지 방법 상속과 구성방법에 대해 언급했다.

두 가지 방법을 통해 구현해보고 어떤 방법이 더 효율적인지 알아보자.

상속을 통한 우주선 기능 추가

기존 기능을 갖고 새로운 기능을 추가할 때, 가장 먼저 떠올릴 수 있는 방법은상속이다.

만약 우리가 상속을 LeftMissile을 사용하는 우주선을 만들고 싶다면, Space를 상속받아 만들고 LeftMissile를 활용해 쏠 경우 기반 클래스의 Shoot()를 호출해주고 새로운 미사일을 사용하도록 하면 된다. 아래의 코드를 보자.

#include <iostream>
using namespace std;

class Space {
  int color;
  int speed;
public:
  void Shoot() { cout << "Space ---------- target" << endl; }
};

// 왼쪽 미사일
class LeftMissile : public Space
{
public:
  void Shoot()
  {
      Space::Shoot(); // 기존 기능 수행.
      cout << "Left Missile : >>>>>>>>" << endl;
  }
};

int main() {
  Space s;
  s.Shoot();

	LeftMissile lm;
	lm.Shoot();
}

위와 같이 구축하면 될 것 같다. 즉, 레벨이 없그레이드 될 경우 LeftMissile lm; 객체를 만들어 미사일을 쏘도록 하면 아무 문제없이 동작한다.

그렇다면 해당 코드가 정말 아무 문제가 없을까?

만약 우리가 게임을 하는 중에 아이템을 획득하여, 우주선 색을 변경했다고 가정해보자. 아이템을 획득해 색이 변한 우주선이 레벨업을 해서 왼쪽으로 미사일을 쏘는 기능을 추가해야된다고 한다면, 해당 코드는 어떻게 동작할 것인가?

space_pic

위의 그림과 같이, 레벨을 업그레이드 해서 미사일이 추가될 경우 새로운 객체를 생성해 만들기 때문에 기존의 속성값이 유지되지 않는다. 즉, 내가 원하는 파란색 우주선이 왼쪽으로 미사일 쏘는 것이 아니라, 청록색 우주선 즉, 기본적으로 만들어지는 우주선,이 새롭게 만들어져 왼쪽으로 미사일 쏘는 것이다.

정리해보자면, 상속으로 동적인 기능을 추가할 경우 기존 상태가 유지 되지 않는다는 점이 있다. 따라서, 우리는 상속이 아닌 다른 방법으로 해당 기능을 구현해야한다.

Composite (구성 혹은 포함) 방법을 통해 구현

구성을 통한 기능추가를 하는 방법은 상속을 통한 방법과 달리, 미사일 내 우주선을 가리키는 포인터를 멤버로 포함하는 방법이다.

#include <iostream>
using namespace std;

class Space {
  int color;
  int speed;
public:
  void Shoot() { cout << "Space ---------- target" << endl; }
};

// 왼쪽 미사일
class LeftMissile
{
	// space를 포함해 구성하는 방식
	Space* space;
public:
	// 생성자를 통한 추가
	LeftMissile(Space* s) : space(s) {}

  void Shoot()
  {
    space->Shoot(); // 기존 기능 수행.
    cout << "Left Missile : >>>>>>>>" << endl;
  }
};

int main() {
  Space s;
  s.Shoot();

	LeftMissile lm(&s);
	lm.Shoot();
}

위의 방법과 같이, LeftMissile을 생성할 때, 기존 space를 넘겨 기능을 추가할 수 있다. 이렇게 구현할 경우, 기존의 객체의 기능은 그대로 수행하고, 새로운 기능을 추가하는 방법으로 구현할 수 있다.

상속과 달리, 우주선의 객체는 하나밖에 없고, 실제 하나의 우주선으로 동작하도록 구현되는 점에서 차이가 있다.

구성을 통한 기능 추가방식은 실행시간에 추가가 가능하기 때문에 효율적으로 사용된다. 보통 상속을 통한 기능 추가하는 방법은 template method에서 많이 사용되고, 일반적으로는 상속보다 유연한 구성을 통한 방법을 많이 사용한다.

위와 같은 방법으로 Right 미사일도 추가해 사용이 가능하다. Right 미사일을 추가하면 아래와 같다.

...

// 오른쪽 미사일
class RightMissile
{
	// space를 포함해 구성하는 방식
	Space* space;
public:
	// 생성자를 통한 추가
	RightMissile(Space* s) : space(s) {}

  void Shoot()
  {
    space->Shoot(); // 기존 기능 수행.
    cout << "Right Missile : >>>>>>>>" << endl;
  }
};

int main() {
  Space s;
  s.Shoot();

	LeftMissile lm(&s);
	lm.Shoot();

	RightMissile rm(&s);
	rm.Shoot();
}

위와 같이 코드를 작성하면, Right 미사일도 문제없이 동작한다. 그럼 그냥 Composite 패턴으로 사용하면 되지? 왜 데코레이터 패턴을 적용해야되는가? 의문을 가질 수 있다. 그리고 Decorator 패턴은 배우지도 않는데, 왜 여기서 이걸 설명하는거지? 라고 생각할 수 있다.

여기서 하나 더 나아가 생각해보자

만약 우주선의 레벨이 업그레이드 될 때, 왼쪽 미사일을 장착하는 것과 오른쪽 미사일을 장착하는게 동시에 일어나게 만들려면 어떻게 해야하는가?

즉, 위의 코드는 레벨이 올라갈 때 마다 왼쪽, 오른쪽 순차적으로 장착하는게 가능한 코드이다. 만약 동시에 장착해야된다고 게임을 구성하면, 해당 코드는 정상적으로 동작할 수 있을까?

불가능하다. 구조를 좀 더 변경해야할 필요가 있다.

[Design Pattern][C++] Decorator Pattern

동적인 변화에 필요한 decorator pattern에 대해 알아보자 ❗

Decorator 패턴

우주선 게임을 만들자

상속을 통한 우주선 기능 추가

Composite (구성 혹은 포함) 방법을 통해 구현

Table of Content