C++ 멤버 Static 키워드는 언제 사용할까? 😊
안녕하세요! 두두코딩 널두 🥸 입니다 ✋
오늘은 Static member 개념에 대해 알아보겠습니다.
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궁금한 점, 보안점 남겨주시면 성실히 답변하겠습니다. 😁
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Intro.
이번 포스팅에서는 C++의 static member data 와 static function에 대해 알아보겠습니다.
전역변수의 문제점
프로그램에서 객체들이 몇개나 동작하는지 알 수 있는 방법은 어떤게 있을까?
보통 아래와 같이 생성자와 소멸자를 활용해 구현을 해 볼 수 있다.
#include <iostream>
class Car
{
int speed;
int cnt;
public:
Car() { ++cnt; }
~Car() { --cnt; }
};
int main()
{
Car c1, c2;
}
위 코드와 같이 구현하게 될 경우, 생성되고 소멸될 때 개수를 증감시켜 현재
동작하는 객체를 관리하고자 한다. 하지만, 위 코드와 같이 작성할 경우 cnt
데이터가 객체 간 공유되지 못해 실제 개수를 파악하기 어렵다.
cnt 같은 경우 멤버 데이터로, 각 객체 별로 각 독립적으로 가지고 있다.
이를 개선하기 위해서는 cnt를 공유할 수 있도록 해야되는데, 우리가 흔히 생각할
수 있는 방법은 전역 변수 선언이다.
#include <iostream>
class Car
{
int speed;
public:
Car() { ++cnt; }
~Car() { --cnt; }
};
// global 변수 선언
int cnt = 0;
int main()
{
Car c1, c2;
std::cout << cnt << std::endl;
}
위와 같이 작성할 경우, 실제 프로그램에서 동작하는 객체의 개수를 알 수 있다. 이 코드에는 큰 문제가 있는데, 바로 데이터 손실이 발생할 수 있다.
int main()
{
Car c1, c2;
// cnt에 "직접" 접근해 데이터 변경 가능
cnt = -1;
std::cout << cnt << std::endl;
}
위 코드와 같이 cnt 값에 직접 접근해 데이터를 변경할 수 있다.
우리가 객체 지향을 하는 가장 큰 이유가 캡슐화를 통한 데이터 관리인데, 전역 변수를 사용할 경우 본질적 의미를 깨버린다.
이를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 static member data이다.
static member data
우선 사용 방법 부터 보도록 하자.
#include <iostream>
class Car
{
int speed;
public:
// 아래와 같이 선언해야함.
static int cnt;
Car() { ++cnt; }
~Car() { --cnt; }
};
// static 멤버 데이터 정의
// cnt가 어디서 왔는지 표시하기 위해 *클래스명을 적어줘야함*
Car::cnt = 0;
int main()
{
Car c1, c2;
std::cout << c1.cnt << std::endl;
}
위 코드와 같이 작성할 경우 멤버 데이터 와 같이 사용하지만, static선언으로 데이터 공유를 할 수 있다.
해당 문법의 가장 큰 특징은 2가지이다.
1. Class 내에는 선언을 해야한다. (static 키워드 포함)
2. static 멤버 데이터의 정의는 class 외부에서 해야한다. (static 키워드는 미포함)
static 멤버 데이터를 정의할 떄는 꼭 static 키워드는 빼야한다는 점을 기억하자. 또한, 해당 데이터가 어떤 class 에서 선언되었는지를 알려주기 위해 Class명:: 을 static 멤버 데이터 앞에 적어줘야한다.
Static 멤버 데이터 호출 방법
static member data를 호출하는 방법에는 2가지가 있다.
int main()
{
Car c1, c2;
std::cout << c1.cnt << std::endl; // 1
std::cout << Car::cnt << std::endl; // 2
}
[1] 방법 같은 경우 멤버 내 데이터를 호출하듯이 부르면 된다. cnt 값을 멤버
데이터로 가지고 있기 때문이다. [2] 방법은 어떻게 동작하는걸까?
static member data 같은 경우 메모리를 독자적으로 가지고 있으며 일종의
전역변수와 같이 사용된다. 즉, 객체 내 존재하는 것과 같아 보이지만, 실제로는
독자적인 메모리를 갖고 있으며, 객체에 속하는 건 아니다.
sizeof 키워드로 추출할 경우 사이즈가 static member data는 빠지느 값으로
출력될 것이다.
위와 같은 이유로, 객체 생성 유무와 관계없이 cnt는 호출이 가능하다. 다만,
cnt가 어떤 객체의 cnt 인지 알려주기 위해 class명:: 붙여서 [2]과 같이 호출한다.
[1] 과 [2]은 둘 다 동일한 값을 출력하며, 사용방법만 다르다. C++에서는 클래스 이름을 활용한 접근 방법을 권장한다.
우리가 [1] 과 같이 사용할 경우 해당 데이터가 멤버 데이터 인지 static 멤버 데이터인지 구별이 어렵다.
다른 언어에서는 이런 문제를 해결하기 위해, static일 경우 무조건 Class::을
통한 접근만 가능하도록 해버렸다. (e.g. C#, Java)
Static member 사용 이유 (정리)
Static member data의 사용하는 이유는 2가지이다.
1. 접근지정자를 활용한 데이터 보호 가능
2. 객체 간 공유가능
위 2가지를 사용하기 위해 우리는 static member data를 쓴다.
Static member function의 필요성
우리는 앞서 static memeber data에 대해 알아보았다. 예시 코드에서는
public영역에 해당 값을 뒀는데, 이를 private으로 옮길 경우 어떻게 해야되는가?
알다시피 getter를 활용해 외부에 interface를 통한 접근을 할 수 있도록 해야한다!
#include <iostream>
class Car
{
int speed;
// private으로 옮겼기 때문에 외부에서 접근이 불가능함.
static int cnt;
public:
Car() { ++cnt; }
~Car() { --cnt; }
int getCount() { return cnt; }
};
int Cnt::cnt = 0;
int main()
{
Car c1, c2;
// getter 객체로 cnt를 출력할 수 있다.
std::cout << c1.getCount() << std::endl;
}
위 코드와 같이, getCount()를 호출하여 cnt값을 외부에서도 출력이 가능하다.
int main()
{
c1.getCount(); // 에러남.. c1이 없음.
Car c1, c2;
}
만약 위와 같이 자동차 객체가 없는데 cnt를 출력하려면 어떻게 해야될까?
우리가 일상에서 생각해보면, 자동차를 셀 때 자동차가 없어도 셀 수 있어야한다. 즉, 한대도 없다면 “0” 을 출력해야된다.
하지만, 지금 같은 경우 멤버함수로 구현되어져 있어서 getCount()가 객체가 없으면
사용이 불가능하다.
이를 핵결하기 위해서는 static member function을 활용해야한다.
Static member function
static 키워드를 멤버함수에 적어주면 static member fucntion으로 선언함을
의미한다.
class Car
{
...
public:
// static 멤버변수 선언
static int getCount() { return cnt; }
};
int Cnt::cnt = 0;
int main()
{
std::cout << Car::getCount() << std::endl;
Car c1, c2;
// getter 객체로 cnt를 출력할 수 있다.
std::cout << c1.getCount() << std::endl;
}
static member function 사용하기 위해서는 클래스 명을 적어줘야한다. 적어주지 않을 경우 일반함수와 구별이 불가능하기 때문에 클래스명::을 적어주는 것을 잊지말자!
Static member function의 특징에 대해 조금 더 자세하게 알아보자.
class Test
{
int data1;
static int data2;
public:
void f1()
{
data1 = 0; // 1
data2 = 0; // 2
}
static void f2()
{
data1 = 0; // 3
data2 = 0; // 4
}
};
Test 클래스에서 함수를 호출할 경우 1 ,2 ,3, 4 중 어디서 에러가 발생할까?
바로 3에서 에러가 발생한다. (Test::f2() 호출시.)
3 같은 경우 일반 멤버 데이터로 객체가 생성될 경우 메모리에 적재된다. 반면
data2 같은 경우 static 멤버데이터로 객체 생성 유무와 관계없이 데이터가
적재되어있기 때문에 Test::f2()를 호출하여도 문제 없다.
위를 기반으로 생각했을 때, Static member function 같은 경우 static member data에서만 접근가능하다는 것을 알 수 있다.
static member function 같은 경우 선언부에만 static 키워드를 붙여주면 되는데,
이는 static member data 선언, 구현부와 동일하다고 생각하면 된다.
Outtro.
해당 포스팅은 Ecourse의 C++ Basic 강의를 참고해 작성되었습니다.
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