C++ 클래스(Class)와 friend 함수/클래스, this 포인터

OOP(객체지향 프로그래밍)의 4가지 특성(추상화, 캡슐화, 상속, 다형성)

 

OOP의 속성 중, 캡슐화는

숨겨야 할 내용을 숨기고 표시할 내용을 표시하는 방식으로 정보를 패키징하는 기술인데,

클래스는 캡슐화(+정보은닉 : information hiding)의 대표적인 예이다.

 

클래스 내부에는 데이터와 메서드가 포함되어 있으며,

이를 외부에서 접근할 수 있는지 여부는 접근 제한자(private, public, protected)에 따라 결정된다.

접근제한자가 없으면 default로, private 접근 제한자가 적용된다

 

 

 

 

 

클래스 내부에서 정의된 멤버함수 : inline 함수

 

클래스 내부에서 정의된 멤버 함수는 기본적으로 inline 함수가 된다.

inline 함수란 함수를 호출할 때 발생하는 오버헤드를 줄이기 위해 사용된다. 일반적으로 함수가 호출되면 함수의 실행을 위해 호출된 함수의 주소로 점프하는 과정이 필요한데, inline 함수는 컴파일러에게 함수 호출을 줄이고, 함수의 코드를 호출 지점에 직접 삽입하라고 요청하는 것이다.

 

C++에서는 클래스 내부에서 정의된 모든 멤버 함수는 자동으로 inline 함수로 간주된다. 예를 들어:

class MyClass {
public:
    void myFunction() {
        // 함수 내용
    }
};

 

위 코드에서 myFunction 함수는 클래스 정의 내에서 직접 구현되어 있으므로 자동으로 inline 함수가 된다.

 

클래스 정의 내부에서 함수를 정의하는 것은 보통 짧고 간단한 함수들에 해당한다. 이러한 함수들은 다음과 같은 이유로 inline으로 처리된다.

• 효율성: 짧은 함수에 대해서는 함수 호출의 오버헤드가 코드 자체보다 더 큰 비용이 될 수 있다. 이런 경우 inline 함수로 처리하면 성능을 개선할 수 있다.
• 편리함: 개발자는 클래스 정의 안에서 함수를 짧게 정의하고 싶어하는 경우가 많다. 이때 inline이 자동으로 적용되면 별도의 inline 키워드를 붙이지 않아도 되므로 편리하다.

 

C++에서는 클래스 내부에서 정의된 멤버 함수가 기본적으로 inline 함수가 되며, 이는 함수 호출의 오버헤드를 줄이고 코드를 간결하게 작성할 수 있도록 돕는다. 그러나 최종적으로 inline 여부는 컴파일러의 판단에 따라 결정되며, 무조건 inline으로 처리되지는 않는다. 이 기능은 코드 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

 

 

 

 

 

네스티드 클래스(Nested Classes)

 

네스티드 클래스(Nested Class)란 클래스 내부에 또 다른 클래스를 정의하는 것을 말한다. 네스티드 클래스는 외부 클래스의 멤버로 취급(정의)되며, 외부 클래스와 밀접한 관계를 가지는 클래스를 정의할 때 유용하다

 

이 클래스는외부 클래스의 모든 멤버(비공개(private), 보호(protected), 공개(public))에 접근할 수 있지만, 외부 클래스는 기본적으로 네스티드 클래스의 멤버에 접근할 수 없다는 것이 특징이다.

또한 네스티드 클래스는 두 클래스 간의 강한 관계를 표현할 수 있다. 외부 클래스의 구현을 돕는 보조 클래스를 정의하는 데 유용하다. 외부 클래스의 객체 없이도 독립적으로 사용될 수 있다는 특징도 있다. 네스티드 클래스의 객체를 생성할 때, 외부 클래스의 객체를 반드시 생성할 필요는 없다.

 

 

 

논리적인 그룹화: 외부 클래스와 밀접한 관련이 있는 클래스들을 논리적으로 그룹화할 수 있다. 예를 들어, 특정 클래스에만 관련된 헬퍼 클래스나 작은 유틸리티 클래스들을 네스티드 클래스로 만들 수 있다.

 

캡슐화 강화: 네스티드 클래스는 외부 클래스의 구현 세부 사항을 감추고, 클래스 외부에서 접근할 수 없게 할 수 있다. 이렇게 하면 클래스를 더 안전하고 관리하기 쉽게 만들 수 있다.

 

이름 충돌 방지: 네스티드 클래스를 사용하면 클래스 이름이 외부 클래스 내에 국한되므로, 전역 네임스페이스에서의 이름 충돌을 피할 수 있다.

 

class Rectangle {
public :
    class Point {       // Nested Classes 클래스 내 클래스
    public :
    	int x, y;
        void print() const { cout << x << '\t' << y ; }
        bool isEqual(const Point& p) const {return x == p.x && y == p.y ; }
    };
    
    Point leftTop, rightBottom ;
    void setLeftTop(int x, int y) { leftTop.x = x ; leftTop.y = y ; }
    void setRightBottom(int x, int y) { rightBottom.x = x ; rightBottom.y = y ; }
    bool isEqual(const Rectangle& r) const {
    	return leftTop.isEqual(r.leftTop) && rightBottom.isEqual(r.rightBottom) ;
    }
    const Rectangle& print() const {
    	leftTop.print() ; cout << '\t' ; rightBottom.print();
        return *this ;
    }
    ...
}

 

 

 

 

 

friend 함수/클래스

 

friend 함수

 

C++에서 friend 키워드는 특정 함수나 클래스가 다른 클래스의 비공개(private) 또는 보호된(protected) 멤버에 접근할 수 있도록 허용하는 기능을 제공한다. 이 기능은 클래스 설계에서 특수한 관계를 표현하거나, 클래스 외부의 함수가 클래스 내부에 깊이 연관된 작업을 수행할 필요가 있을 때 사용된다.

 

friend 함수는 특정 클래스의 비공개 멤버에 접근할 수 있도록 허용된 함수이다. friend로 선언된 함수는 그 클래스의 멤버 함수는 아니지만, 해당 클래스의 모든 멤버(공개, 보호, 비공개)에 접근할 수 있다.

 

#include <iostream>

class Box {
private:
    double width;

public:
    // 생성자
    Box(double w) : width(w) {}

    // friend 함수 선언
    friend void printWidth(Box& b);
};

// friend 함수 정의
void printWidth(Box& b) {
    // Box 클래스의 private 멤버에 접근 가능
    std::cout << "Width of box: " << b.width << std::endl;
}

int main() {
    Box box(10.0);
    printWidth(box);  // Box 클래스의 private 멤버에 접근할 수 있음

    return 0;
}

 

위 코드에서 printWidth 함수는 Box 클래스의 width 멤버에 접근할 수 있다. 이 함수는 Box 클래스 외부에 정의되어 있지만, friend 키워드로 인해 Box 클래스의 private 멤버에 접근할 수 있다.

 

 

 

friend 클래스

 

friend 클래스는 다른 클래스의 모든 멤버(공개, 보호, 비공개)에 접근할 수 있는 클래스이다. 즉, 클래스 A가 클래스 B를 friend로 선언하면, 클래스 B는 클래스 A의 모든 멤버에 접근할 수 있다.

 

#include <iostream>

class Engine {
private:
    int horsepower;

public:
    Engine(int hp) : horsepower(hp) {}

    friend class Car;  // Car 클래스는 Engine 클래스의 모든 멤버에 접근 가능
};

class Car {
public:
    void displayEnginePower(Engine& eng) {
        std::cout << "Engine horsepower: " << eng.horsepower << std::endl;
    }
};

int main() {
    Engine engine(300);
    Car car;
    car.displayEnginePower(engine);  // Car 클래스가 Engine 클래스의 private 멤버에 접근

    return 0;
}

 

이 예제에서 Car 클래스는 Engine 클래스의 friend로 선언되었기 때문에 Engine 클래스의 private 멤버인 horsepower에 접근할 수 있다.

 

 

 

 

 

this 포인터

 

this 포인터는 C++에서 객체 자신을 가리키는 포인터로, 클래스의 멤버 함수 내에서 사용된다. this 포인터는 객체의 멤버 함수가 호출될 때, 그 함수가 호출된 객체의 주소를 자동으로 전달받아 사용된다. 이는 특히 멤버 함수에서 클래스의 멤버 변수를 명확히 가리키거나, 메서드 체이닝을 구현하거나, 자기 자신을 반환하는 경우에 유용하다

• 멤버 함수 내에서만 사용: this 포인터는 클래스의 멤버 함수 내에서만 사용할 수 있다. 객체가 멤버 함수를 호출하면, this는 그 객체의 주소를 가리킨다.
• 클래스 타입 포인터: this 포인터는 해당 클래스 타입의 포인터이다. 예를 들어, MyClass라는 클래스가 있다면, this는 MyClass* 타입이다.

 

 

(1) 멤버 변수와 매개변수 구분

 

클래스의 멤버 변수와 멤버 함수의 매개변수 이름이 동일할 때, this 포인터를 사용하여 멤버 변수를 명확히 구분할 수 있다

class MyClass {
private:
    int value;

public:
    MyClass(int value) {
        this->value = value;  // this->value는 멤버 변수, value는 매개변수
    }

    void setValue(int value) {
        this->value = value;  // 멤버 변수에 매개변수 값을 할당
    }

    void printValue() {
        std::cout << "Value: " << this->value << std::endl;
    }
};

 

 

(2) 메서드 체이닝

 

메서드 체이닝은 하나의 객체에 대해 여러 메서드를 연속적으로 호출할 수 있게 해주는 기술이다. 이를 위해 멤버 함수는 this 포인터를 반환할 수 있다.

class MyClass {
private:
    int value;

public:
    MyClass& setValue(int value) {
        this->value = value;
        return *this;  // 현재 객체를 반환
    }

    MyClass& incrementValue() {
        ++(this->value);
        return *this;
    }

    void printValue() {
        std::cout << "Value: " << this->value << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(5).incrementValue().printValue();  // 메서드 체이닝
    return 0;
}

 

 

 

(3) 자기 자신을 반환하는 함수

 

종종 멤버 함수가 객체 자신을 반환해야 하는 경우가 있다. 이때 this 포인터를 사용해 현재 객체의 참조를 반환할 수 있다

class MyClass {
public:
    MyClass* getThisPointer() {
        return this;  // 자기 자신을 가리키는 포인터 반환
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    MyClass* p = obj.getThisPointer();  // obj의 주소를 가리키는 포인터 p
    return 0;
}