OOP Basic - Features/Keyword

Posted Nov 27, 2023 Updated Nov 28, 2023

By HuiSung Song 17 min read

객체-지향-설계에 S.O.L.I.D Principles을 이해하기 위해서는 당연히 객체 지향 특징을 알아야한다.

객체-지향이란? (Object-Oriented)

어떤 사람이 객체 지향에 대해서 설명을 해달라고 한다면 설명을 할 수 있는가?
이 부분이 내가 해당 개념을 완벽하게 이해하고 있는지에 대한 척도라고 할 수 있다.

객체 지향 프로그래밍이 뭐에요?

객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그래밍 패러다임 중 하나입니다.
필요한 데이터를 추상화 시켜 상태(변수)와 기능(메서드)을 지닌 객체를 만들고,
이 객체들 간의 유기적인 상호작용을 통해 로직을 구성하는 프로그래밍 기법입니다.

위와 같이 답변을 할 수 있다면 객체 지향 프로그래밍에 대해선 어느정도 이해를 하고 있다고 볼 수 있다.
답변에 내용에서 핵심은 추상화(abstract)라는 단어이므로 절대 빼먹지 않길 바란다.

🖥️객체 지향 프로그래밍의 장/단점

장점
- 코드 재사용
  - 남이 만든 클래스를 가져와 그대로 재사용할 수 있다.
  - 상속을 통해 해당 클래스의 내용을 확장하여 사용할 수 있다.
- 쉬운 유지보수
  - 절차적 프로그래밍에서는 코드를 수정해야할 때 일일이 찾아 수정해야한다.
  - OOP는 해당 기능을 담당하는 클래스 내부에 필드 또는 메서드만 수정하면 된다.
- 대형 프로젝트에 적합
  - 클래스 단위로 모듈화(Modularization)시켜 개발을 할 수 있다.
  - 이는 대형 프로젝트와 같은 여러명이 협업하는 환경에 업무 분담이 용이하다.

단점
- 처리속도가 절차적 프로그래밍보다 느리다. (상대적으로 느림)
- 객체에 개수에 따라 용량이 매우 커질 수 있다.
- 설계를 하는데에 많은 시간과 노력이 필요하다.

객체 지향 프로그래밍 키워드/특징

Keyword

Class
- 클래스는 일종의 메타데이터 현실로 비유하자면 청사진 또는 붕어빵 틀이라고 할 수 있다.
- 추상화를 거쳐 오브젝트에 해당하는 속성(Attribute)과 행동(Behavior)을
  변수(Member Field)와 기능(Method)으로 정의 해놓은 것 이라고 볼 수 있다.
- 클래스는 실물이 존재하지 않는 설계도 이기 때문에 인스턴스/객체라고 표현하지 않는다.

Instance (Objects)
- 객체는 클래스를 이용해 만들어진 설계의 실체 또는 붕어빵이라고 할 수 있다.
- 프로그래밍 관점으로 본다면 클래스에서 정의한 것을 토대로 실제 메모리에 할당된 것이다.
- 인스턴스(객체)는 메모리에 상주하는 실체로서 우리가 흔히 아는 사물이라고 이해하면 된다.

Class - 어떤 사물을 만들기 위한 설계도(청사진)
Instance(Objects) - 설계도(청사진)을 통해 만들어진 실제 사물 (실체)

Features

✨Abstraction - 추상화

추상화란 특정 사물(Object)에 대한 “공통적인 속성과 기능을 모아서 추출”하는 것이다.
- 데이터 추상화 - 객체의 관련된 속성만 표시
- 제어 추상화 - 불필요한 세부 정보에 대해서는 숨김
즉, 공통적인 속성과 기능들을 추출해 부모(슈퍼)클래스를 선정하고,
이벤트 발생에 대한 로직을 정의하지 않고 대표할 수 있는 표현으로 대체 하는 것

제어 추상화

클래스의 메소드를 사용하는 사용자에게 내부 로직을 숨기는 것

예시를 들면서 설명하면 우리는 자동차를 운전할 때 시동/정지 가속/브레이크에만 신경쓰면된다.
실제로 시작/정지와 같은 메커니즘은 사용자가 알 필요가 없다는 것이다.

  
  #include "Abstract_Controll.h"

  int main(void)
  {
      AbstractionExample::Car* myCarAvantte = new AbstractionExample::Avantte();
			
      myCarAvantte->Accel();
      myCarAvantte->Accel();
      myCarAvantte->Break();
			
      return 0;
  }

우리는 자동차를 타며 Accel과 Break를 사용만 하면 되며,
내부적으로 어떻게 동작하는지는 알 필요가 없다.
해당 코드 내용은 솔리드원칙(리스코프 치환 원칙)과도 연관된다.
쉽게 표현하면 구체적이지 않고 추상적으로 메서드 동작을 가늠해 결과만 받고 끝낸다.

데이터 추상화

사물 또는 대상(object)을 간단한 개념으로 일반화 하는 과정을 말한다.
쉽게 말해서 사각형, 삼각형, 원등의 객체들이 있을 때 공통적인 특징을 하나로 묶어,
공통 특징인 도형(Shape)로 이름을 붙이는 것이 데이터 추상화이다.

위 코드 예제로 사용했던 K3 객체를 추상화를 통해 객체 정보로 분리를하면,
K3 → 승용차 → 자동차 → 이동 수단으로 추상화가 이루어진다.

  
  #pragma once
	
  #include <iostream>
			
  using namespace std;
			
  // 이동 수단
  class Vehicle 
  {
      // 시동 및 엔진 전원 기능
      virtual void PowerOn() = 0;
  };
			
  // 자동차
  class Car : public Vehicle
  {
      // 자동차에 대한 엑셀 및 브레이크 기능
      virtual void Accel() = 0;
      virtual void Break() = 0;
  };
			
  // 승용차
  class PassengerCar : public Car
  {
      virtual void Roofback() = 0;
  };
			
  class K3 : PassengerCar
  {
      void PowerOn() override { }
      void Accel() override { }
      void Break() override { }
      void Roofback() override { }
				
      void K3Function()
      {
			
      }
  };

최종적으로 K3자동차는 시동, 엑셀, 브레이크, 루프백, K3기능까지 지니게된다.
이러한 공통 분모를 굳이굳이 나눠야 된다고 생각이 들 수도 있다.
K3 하나만을 만들 때는 비효율적일 수 있지만 제품의 종류가 늘어나면 얘기가 달라진다.
추상화 해놨던 기능 상속만을 통해 다음과 같이 아주 빠른 확장성을 가질 수 있다.

Inheritance - 상속

상속은 부모-자식 관계가 형성되며 객체들간의 관계를 구축하는 방법이다.
위 K3 예시를 통해서 추상화를 통해 분리한 추상 개념 정보들을 서로 이어줬다.
예제에서 서로 이어준 행동이 상속이다.
상속은 상위(부모) 클래스의 속성(변수)과 기능(메서드)를 재사용해서,
하위(자식) 클래스가 상위 클래스의 속성과 기능을 물려 받는 것이다.
여기서 접근 제어 지시자 중 private을 통해 자식도 접근할 수 없게 할 수 있다.

상속되는 클래스를 가리켜 super , parent라고 부르고 상속받는 클래스를 sub , child라고 부른다.

  
  // parent class
  class Super {
  protected:
      string name;
      int age;
  public:
      void Say() {
          cout << "Hi! my name is " << name << " and " << age << " year";
      }
  };
  // child class
  class Sub : public Super {
  protected:
      string hair;
  public:
      void HairColor() { 
          //... 
      }
  };

상속을 통해서 중복된 속성들을 제거하고 코드의 재사용성을 늘릴 수 있다.

Lion, Dog, Cat이라는 클래스가 존재한다고 했을 때 다음과 같다.

  
  class Dog {
      int teethCount; // 중복된 속성들
      int legCount; // 중복된 속성들
      int tailCount; // 중복된 속성들
      void Bark();
  };
  class Cat {
      int teethCount; 
      int legCount; 
      int tailCount; 
      void Meow();
  };
  class Lion {
      int teethCount; 
      int legCount; 
      int tailCount;
      void Roar();
  };

  
  class Animal {
  protected:
      int _teethCount;
      int _legCount;
      int _tailCount;
  };
  class Dog : public Animal {
  public:
      void Bark();
  };
  class Cat : public Animal {
  public:
      void Meow();
  };
  class Lion : public Animal {
  public:
      void Roar();
  }

중복된 속성들을 하나로 묶어 이 특징을 지닌 동물들한테 상속을 해줬다.
뭔가? 쎄하다! 맞다.
추상화 관련 내용에서 이미 알게모르게 학습 했던 내용이다.
OOP의 특징 4가지는 이렇게 서로 밀접한 관계를 지니고 있다.

Encapsulation - 캡슐화

캡슐화는 정보 은닉(Information Hiding)안에 속해 있는 개념 중 하나이다.
정보 은닉은 데이터와 기능에 대한 코드의 형태를 외부로부터 알수 없게 한다.
보호된 필드에 대해서는 getter / setter로만 접근이 가능하며,
C#에서는 properties (프로퍼티)라는 것이 제공되어 게터/세터 메서드를 대체한다.
이해가 잘 되지 않는다면 캡슐 알약 예시를 생각해보면 된다.
- 캡슐 알약은 안에 어떠한 정보가 들어 있는지 모르지만 사용자는 해당 약으로부터
  효과만 누리면 된다. 이는 제어 추상화와도 이어지는 내용이다.
캡슐화는 쉽게 하자면 키워드만으로도 표현할 수 있다.
- private , protected

  
  #include <iostream>

  using namespace std;
	
  class CapsuleMedicine
  {
  public:
      void MedEffect()
      {
          cout << "약을 먹고 상태가 완화되는 중입니다." << endl;
      }
	
  private:
      // 데이터 속성은 외부에서 접근하지 못하도록 설정
      int _ingredient1 = 10;
      int _ingredient2 = 20;
      int _ingredient3 = 30;
  };

아주 간단한 캡슐화지만 해당 예시로부터 캡슐화가 어떤 것인지 이해할 수 있다.
사용자는 약의 접근해서는 안되고 오로지 약의 효과만 제공 받으면 된다.
private을 통해 외부로부터의 접근을 캡슐로 감싸 막았다.
사용자는 먹는다는 행위를 통해 MedEffect() 약의 효과만을 누리면 된다.

Polymorphism - 다형성

다형성이란 같은 자료형에 여러가지 타입의 데이터를 대입해 다양한 결과를 얻어내는 성질이다.
프로그래밍 언어에서 대표적인 다형성을 지니는 것으로는 다음과 같다.
- overloading (오버로딩)
- override , overriding (오버라이드, 오버라이딩)
- up / down casting (업/다운 캐스팅)
- abstract & interface (추상 클래스 & 인터페이스)
즉 프로그래밍 관점에서의 다형성은 상속 관계에 있는 클래스에 대한 다채로운 성질이다.

간단하게 다형성에 대해서 알아보자면 다음 코드로 예시를 들 수 있다.

  
  class Rectangle { };
  class Triangle { };
  class Circle { };
  int main(void)
  {
      vector<Rectangle> rectangles;
      vector<Triangle> triangles;
      vector<Circle> circles;
      //...
  }

위와 같은 형태를 지닌 데이터 타입들을 하나의 타입으로 묶음 처리할 수 있다면?
그 상위 타입을 통해서 데이터들의 공통적인 그리는 메서드를 사용할 수 있다.
이 것이 다형성의 일환이며 구현하기 위해서 추상화와 상속의 내용이 가미된다.

다음은 다형성을 구현한 코드이다.

  
  class Shape
  {
  public:
      // 순수 가상 함수를 이용해 구현을 명시
      virtual void Draw() = 0;
      virtual double GetArea() = 0;
  };
		
  class Rectangle : public Shape
  {
  public:
      double GetArea() override
      {
          return (double)_width * _height;
      }
		
      void Draw() override
      {
          std::cout << "사각형을 그립니다." << std::endl;
      }
		
  private:
      int _width;
      int _height;
  };
		
  class Triangle : public Shape
  {
  public:
      double GetArea() override
      {
          return (double)_width * _height * 0.5;
      }
		
      void Draw() override
      {
          std::cout << "삼각형을 그립니다." << std::endl;
      }
		
  private:
      int _width;
      int _height;
  };
  // ...

  
  #include "Polymorphism.h"
  #include <vector>
		
  using namespace std;
		
  int main(void)
  {
      vector<Shape*> shapes;
		
      Rectangle* rect = new Rectangle();
      Triangle* tri = new Triangle();
		
      shapes.push_back(rect);
      shapes.push_back(tri);
		
      for (int i = 0; i < shapes.size(); ++i)
          shapes[i]->Draw();
		
      return 0;
  }

OOP, Design

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