C++ 객체지향 프로그래밍 Chapter 23 다형성과 가상함수

가상함수가 쓰이는 시기는 언제인가. ???


Shape 클래스와 자식 클래스들.

책 페이지 667 의 코드[단일 실행이 가능함] 

책 내의 코드 우측에 쓰여있는 문장이나 굵은 글씨로 된 것 들을 모아두었다.

이 코드는 가상함수가 쓰인것이 아니다.

#include <iostream>

using namespace std;

// 일반적인 '도형'을 상징하는 클래스

class Shape

{ //Shape 클래스의 정의, 원 , 사각형 같은 일반적인 도형들이 

public: //공통적으로 가지는 속성들을 여기에 정의한다. 자식 클래스들은 

void Move(double x, double y); //이 멤버들을 자동적으로 상속받게 된다.//

void Draw() const; //모든 도형 클래스들은 자신을 움직이거나, 그리는 함수가 필요하다.

Shape();

Shape(double x, double y);

protected:

double _x, _y; //모든 도형 클래스들은 자신의 위치를 보관할

}; //멤버 변수가 필요하다, protected로 지정한 두 변수다.

Shape::Shape()

{

_x = _y = 0.0;

}

Shape::Shape(double x, double y)

{

_x = x;

_y = y;

}

void Shape::Move(double x, double y)

{

_x = x;

_y = y;

}

void Shape::Draw() const

{

cout << "[Shape] Position = ( " << _x << ", " << _y << ")\n";

}

// 사각형을 상징하는 클래스

class Rectangle : public Shape //Rectangle 클래스의 정의. Shape 클래스를 상속받았다.

{ //Shape 클래스의 멤버들을 모두 물려받았다 는 뜻이다.[매우 중요]

public:

void Draw() const;

void Resize(double width, double height);

Rectangle();

Rectangle(double x, double y, double width, double height);

protected:

double _width;

double _height;

};

Rectangle::Rectangle()

{

_width = _height = 100.0f;

}

Rectangle::Rectangle(double x, double y, double width, double height)

: Shape(x, y)

{

Resize( width, height);

}

void Rectangle::Draw() const

{

cout << "[Rectangle] Position = ( " << _x << ", " << _y << ") "

"Size = ( " << _width << ", " << _height << ")\n";

}

void Rectangle::Resize(double width, double height)

{

_width = width;

_height = height;

}

// 원을 상징하는 클래스

class Circle : public Shape

{

public:

void Draw() const;

void SetRadius(double radius);

Circle();

Circle(double x, double y, double radius);

protected:

double _radius;

};

Circle::Circle()

{

_radius = 100.0f;

}

Circle::Circle(double x, double y, double radius)

: Shape(x, y)

{

SetRadius( radius);

}

void Circle::Draw() const

{

cout << "[Circle] Position = ( " << _x << ", " << _y << ") "

"Radius = " << _radius << "\n";

}

void Circle::SetRadius(double radius)

{

_radius = radius;

}

int main()

{

// 도형 객체 생성 및 그리기

// Shape s( 100, 100);

Shape s;

s.Move(100, 100);

s.Draw();

// 사각형 객체 생성 및 그리기

// Rectangle r( 200, 100, 50, 50);

Rectangle r;

r.Move( 200, 100);

r.Resize( 50, 50);

r.Draw();

// 원 객체 생성 및 그리기

// Circle c(300, 100, 30);

Circle c;

c.Move( 300, 100);

c.SetRadius( 30);

c.Draw();

system("pause");

return 0;

}

클래스가 3개나 있어서 코드가 꽤나 길지만 뭐 복잡한 부분은 없고 3개의 클래스가 있고

Shape 클래스에 2개의 도형이 들어간다.

멤버 변수의 경우에는 부모 클래스로부터 상속 받은 것을 그대로 사용할 수 밖에 없지만 멤버 함수의 경우에는 부모 클래스에서 구현한 것이 맘에 들지 않는다면 자기에게 맞도록 새롭게 정의할 수 있다.

Draw()함수가 바로 그런 예 이다.


보관한 객체를 사용하는것과 그에 따른 문제점.


예제 코드


위의 코드에서 int main() 쪽만 내용이 다른 코드이다.

int main()

{

// 도형들을 담을 배열을 준비한다

Shape* shapes[5] = {NULL}; // Shape* 타입의 배열을 준비한다.[포인터 배열]

// 각 타입의 객체를 생성해서 배열에 보관한다.

shapes[0] = new Circle( 100, 100, 50);

shapes[1] = new Rectangle( 300, 300, 100, 100);

shapes[2] = new Rectangle( 200, 100, 50, 150);

shapes[3] = new Circle(100, 300, 150);

shapes[4] = new Rectangle( 200, 200, 200, 200); //여러가지 타입의 객체를 동적으로 생성한
                                                                            //뒤에 반환되는 포인터를 배열에 보관한다.

// 배열의 보관된 모든 객체를  그린다.

for (int i = 0; i < 5; ++i)

shapes[i]->Draw();          //반복문을 사용하여 모든 원소에 대한 Draw() 멤버함수를 호출한다.

// 배열의 보관된 모든 객체를 소멸시킨다.

for (int i = 0; i < 5; ++i)

{

delete shapes[i];

shapes[i] = NULL;     //반복문을 통해 값을 삭제 하고 NULL로 채워준다.

}

system("pause");        //디버깅시에 그냥 출력창이 꺼지는것을 방지하기 위한 코드.

return 0;

}

출력화면

for (int i = 0; i < 5; ++i)

shapes[i]->Draw();          //반복문을 사용하여 모든 원소에 대한 Draw() 멤버함수를 호출한다.

라는 2줄의 코드 만으로 배열에 저장된 모든 객체에 대해서 Draw함수를 호출하고 있다. 이것이 상속의 장점이다.

하지만 만약 도형 클래스들이 수십개 있고 또 클래스마다 배열을 따로 만들어서 관리했다면 Draw함수를 호출하는 코드도 많아지게 될 것이다.


다음 코드를 보자.[프로그램 코드에 넣는게 아니고 그냥 보기만 하자]

//클래스별로 객체를 보관할 배열이 있어야 한다.

Circle* cirles[10];
Rectangle* rects[10]; 

Triangle* triangles [10]; 
Ellipse* ellipses [10]; 
//생략

//클래스별로 화면에 출력하는 코드가 있어야 한다.
for( i = 0; i < 10; i++)

  circles[i]->Draw();

for( i = 0; i < 10; i++)

  rects[i]->Draw();

for( i = 0; i < 10; i++)

  triangles[i]->Draw();

//생략

이 소스코드를 보면 상속을 사용하는 것이 얼마나 편한지를 알 수 있다. 하지만 위의 출력화면 을 보면 이 예제에 문제가 있다는 것을 알 수 있다.

모든 줄의 출력이 [Shape]라는 문자열로 시작하는것이 문제인데. 이는 Shape::Draw() 함수를 호출했다는 뜻이다.

즉 이 위의 코드나 바로 위의 출력화면이 나오는 코드나 둘 다 잘못되었다는 것이다.

바로 지금!  이러한 문제가 발생할 때에 가상함수가 필요하다.




허탈하고 간단하게도 코드를 약간만 수정하여 가상함수를 사용하면 쉽게 이 문제를 풀 수 있다.

class Shape

{ //Shape 클래스의 정의, 원 , 사각형 같은 일반적인 도형들이 

public: //공통적으로 가지는 속성들을 여기에 정의한다. 자식 클래스들은 

void Move(double x, double y); //이 멤버들을 자동적으로 상속받게 된다.//

void Draw() const; //모든 도형 클래스들은 자신을 움직이거나, 그리는 함수가 필요하다.

이 코드에서 

void Draw() const; //모든 도형 클래스들은 자신을 움직이거나, 그리는 함수가 필요하다. 
를 
virtual void Draw() const;

로 바꾼뒤에 출력을 해보면 다음과 같은 출력화면이 나올 것이다.

Shape::Draw 함수를 가상함수로 만들면 Circle::Draw와 Rectangle::Draw 함수 역시 자동적으로 가상함수가 된다.

또한 cirtual 키워드는 클래스의 정의 안쪽에서만 한 번 붙여주면 된다. 클래스 밖에서 함수를 정의할 때는 virtual 키워드가 필요 없다.

최종 출력화면을 나타내는 코드 파일 업로드.

example.cpp

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