C++ 클래스(Class)의 종류와 추상 클래스(abstract classes)

클래스(Class)의 종류

 

1. 구체 클래스(concrete classes)  ex) std::vector, std::string 등

마치 내장 타입(int)처럼 작동함. 구체 타입 정의의 일부로 메모리 표현이 존재함.

스택이나 다른 객체 안에 위치할 수 있음. 포인터나 참조를 거치지 않고 객체를 직접 참조할 수 있음.

객체를 즉시, 그리고 완벽히 초기화할 수 있음. 객체를 복사하거나 이동할 수 있음

 

 

 

2. 추상 클래스(abstract classes)  <- 상속을 통해 만들어진다

사용자에게 상세 구현을 완전히 감춤. 인터페이스와 메모리 표현을 분리함.

추상타입을 지역변수로 사용할 수 없음. 힙 영역에 객체를 할당하고 참조나 포인터로 접근함.

 

 

 

3. 클래스 계층구조 속 클래스(Classes in class hierarchies)  <- 상속을 통해 만들어진다

클래스 계층은 파생에 의해 생성된 격자(lattice)로 정렬된 클래스 집합.

"소방차는 일종의 트럭인 차량의 일종입니다"와 같이 계층적 관계가 있는 개념을 나타내기 위해 클래스 계층을 사용함

주로 new를 이용해 힙 영역에 할당하고 포인터와 참조로 접근.

객체 생성시에는 생성자를 이용해 기반 클래스에서 파생

클래스 순서로 생성하고, 소멸될 때는 그 반대순서로 소멸함

특정 파생 클래스의 멤버 함수를 사용하기 위해 dynamic_cast 연산자를 사용할 수 있음.

자원 누수를 피하기 위해 스마트 포인트를 사용함

 

 

 

<클래스 계층구조 속 클래스의 두가지 이점>

- 인터페이스 상속 : 기반 클래스의 객체를 사용하는 곳 어디서든 파생 클래스의 객체를 대신 사용할 수 있음

- 구현 상속 : 기반 클래스가 제공하는 함수와 데이터 덕분에 파생 클래스의 구현이 단순해짐

 

 

 

 

 

추상 클래스(abstract classes)

C++ 업캐스팅, 다형성, 다중 상속과 가상 상속

 

추상 클래스는 객체를 직접 생성할 수 없는 클래스이다. 즉, 추상 클래스는 인스턴스화(instantiation)가 불가능하다. 추상 클래스는 보통 공통적인 인터페이스를 정의하는 데 사용된다. 이를 통해 여러 파생 클래스들이 동일한 인터페이스를 가지도록 할 수 있다. <자바의 인터페이스와 비슷한 개념이다.>

 

 

 

• 추상 클래스는 하나 이상의 순수 가상 함수(Pure Virtual Function)를 포함. 순수 가상 함수는 = 0으로 초기화된 가상 함수이다. ex) virtual void draw() = 0;
• 순수 가상 함수는 해당 클래스에서 구현되지 않으며, 파생 클래스에서 반드시 구현해야 한다.
• 순수 가상 함수의 목적은 특정 함수가 파생 클래스에서 반드시 구현되어야 한다는 것을 강제하는 것이다. 이를 통해 상속 계층에서 일관성을 유지할 수 있다.

 

 

 

추상 클래스와 순수 가상 함수는 객체 지향 프로그래밍에서 매우 중요한 개념. 추상 클래스를 사용하면 상속 계층 구조에서 공통 인터페이스를 정의할 수 있으며, 순수 가상 함수를 통해 파생 클래스에서 반드시 구현해야 하는 기능을 명확히 할 수 있다. 추상 클래스는 직접 인스턴스화할 수 없으며, 포인터(*)나 참조(&)를 통해서만 사용이 가능하다는 점도 중요하다

 

 

 

 

추상 클래스는 인스턴스를 직접 생성할 수 없기 때문에, 다음과 같이 추상 클래스 타입의 객체를 직접 생성하려고 하면 에러가 발생한다

Shape shape{}; //Error

ClosedShape* pClosedShape = new ClosedShape{} ; //Error

 

 

그러나, 추상 클래스의 포인터(*)나 참조(&)를 통해 파생 클래스의 객체를 가리키거나 참조할 수 있다.

 

 

 

 

 

추상클래스의 개방 폐쇄 원칙(Open-Closed Principle)

 

: 클래스는 확장에는 열려있고 변경에는 닫혀 있어야 한다!

 

 

개방-폐쇄 원칙을 준수하면서 추상 클래스와 순수 가상 함수, 가상 소멸자 등을 적절히 활용하면, 유연하고 확장 가능하며 유지보수가 쉬운 시스템을 설계할 수 있다. 이러한 설계는 프로그램의 경직성을 줄이고, 코드의 재사용성을 높이며, 시스템의 일관성과 안정성을 강화하는 데 기여한다.

 

개방 폐쇄 원칙은 주로 상속과 인터페이스를 통해 구현된다. 상위 클래스나 인터페이스를 통해 기능을 정의하고, 이 클래스를 확장하거나 인터페이스를 구현하여 새로운 기능을 추가한다.

 

- 추상 클래스는 인터페이스 역할을 하며, 추상 클래스를 통해 개방-폐쇄 원칙을 구현할 수 있다.

- 순수 가상 함수를 사용하여, 파생 클래스에서 반드시 재정의하도록 강제한다. 이를 통해 기존 클래스를 수정하지 않고도 새로운 파생 클래스를 추가하여 기능을 확장할 수 있다.

 

 

 

 

추상 클래스의 안정성과 인터페이스 설계

 

데이터 멤버를 가지지 않는 추상 클래스

: 추상 클래스는 데이터 멤버(멤버변수)를 가지지 않는 것이 바람직하다. 이는 클래스를 더 안정적이고 유연하게 만들며, 상속을 통해 여러 클래스에서 일관된 인터페이스를 제공할 수 있게 한다

 

추상 클래스의 생성자

: 일반적으로 추상 클래스에는 생성자가 필요하지 않다. 추상 클래스는 인터페이스 제공에 중점을 두기 때문에, 데이터를 가지지 않으며, 데이터 초기화가 필요하지 않기 때문이다.