KIM YEONGJIN

안녕하세요 영진의 블로그입니다.

C++ 클래스에 대한 기본개념 정리.

클래스란?

C의 구조체에서 확장된 C++ 구조체의 또 다른 이름입니다.
변수 뿐 아니라 함수도 포함시킬 수 있습니다.

구조체와 클래스의 차이점은?

가장 큰 차이점은 접근지정자입니다.

구조체의 기본 접근지정자는 public이며 클래스의 기본 접근지정자는 private입니다.

클래스의 기본 구조.

#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass {
private:
	int num;
public:
	MyClass(int _num); // 생성자 선언
	~MyClass(); // 소멸자 선언
	void add(); // 멤버함수 선언
};

MyClass::MyClass(int _num) { // 생성자 정의
	num = _num;
	cout << "생성자 호출" << endl;
	cout << "num = " << num << endl;
}
MyClass::~MyClass() { // 소멸자 정의
	cout << "소멸자 호출" << endl;
}

void MyClass::add() { // 멤버함수 정의
	num *= 2;
	cout << "add 함수 호출" << endl;
	cout << "num = " << num << endl;
}

int main(void) {

	MyClass test(10);
	test.add();

	MyClass test2(500);
	test2.add();

	return 0;
}

위 코드를 실행시켜 보면 결과는 아래와 같습니다.

image-20230502213718253

test, test2의 생성자가 순서대로 호출되며 소멸자는 반대 순서로 호출됩니다.

오버로딩.

생성자의 특징 중 하나는 오버로딩이 가능하다는 점입니다.
넘겨주는 인자의 형식에 따라서 그 수에 맞는 생성자가 호출됩니다.

#include <iostream>

using namespace std;

class ExConstructor {
public:
	ExConstructor() {
		cout << "ExConstructor() called!" << endl;
	}

	ExConstructor(int a) {
		cout << "ExConstructor(int a) called!" << endl;
	}

	ExConstructor(int a, int b) {
		cout << "ExConstructor(int a, int b) called!" << endl;
	}
};

int main() {
	ExConstructor ec1;
	ExConstructor ec2(10);
	ExConstructor ec3(20, 10);

	return 0;
}

위 코드를 실행시켜 보면 결과는 아래와 같습니다.

image-20230502214944240

  1. 넘겨주는 인자가 없을 때.
  2. 넘겨주는 인자가 1개일 때.
  3. 넘겨주는 인자가 2개일 때.

각각 다른 생성자 함수가 호출된 것을 확인할 수 있습니다.

복사 생성자 (Copy Constructor)

복사생성자에 대한 이야기를 시작하기 전에 C와 C++의 초기화 스타일에 대해 한 번 짚고 넘어가겠습니다.

int a(50) // C++ 스타일 초기화
int b = 40; // C 스타일 초기화

C++ 에서는 ‘=’ 연산자를 사용하지 않고 괄호로 인자값을 집어넣는 형식으로 변수에 대한 초기화를 진행할 수 있습니다.
이걸 굳이 설명드린 까닭은 뒤에서 언급되기 때문입니다.

클래스의 복사생성자는 일반 변수와 사용방법은 동일하지만 개념은 조금 다릅니다.
일반 변수의 경우 아래와 같은 코드를 실행시켰을 때

int num1 = 10;
int num2 = num1;
num1 = 0;
std::cout << num2 << std::endl;

num2의 값은 10이 나옵니다.
포인터를 참조하는 것이 아닌 값을 대입하는 형식이기 때문인데요.
클래스는 포인터를 참조하는 형식입니다 마저 살펴보겠습니다.

#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass {
private:
	int num1;
	int num2;
public:
	MyClass(int a, int b) {
		num1 = a;
		num2 = b;
	}
	void ShowData() {
		cout << "num1: " << num1 << " num2: " << num2 << endl;
	}
};

int main() {
	MyClass mc1(50, 40);
	MyClass mc2 = mc1;

	mc2.ShowData();

	return 0;
}

위 코드를 실행시켜 보면 결과는 아래와 같습니다.

image-20230502215857600

m2를 선언하면서 m1의 값으로 초기화 시켰습니다.
그리고 m2의 데이터를 확인해보니 m1과 같은 값이 출력되었습니다.

클래스 내에 묵시적으로 삽입되어있는 복사 생성자가 실행된 것인데요.
이것을 얕은복사라고 부릅니다.

그런데 얕은복사에는 문제점이 하나 있습니다.
다음 코드를 보겠습니다.

얕은 복사의 문제점

// 얕은 복사의 문제점 예시.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass {
private:
	char* str;
public:
	MyClass(const char* aStr) { // 생성자 선언 및 정의.
		str = new char[strlen(aStr) + 1]; // 동적할당.
		strcpy(str, aStr);
	}
	~MyClass() { // 소멸자 선언 및 정의.
		delete[]str; // 메모리 해제.
		cout << "~MyClass() called!" << endl;
	}
	void ShowData() { // 멤버 함수 선언 및 정의.
		cout << "str: " << str << endl;
	}
};

int main() {
	MyClass mc1("MyClass!");
	MyClass mc2 = mc1;

	mc1.ShowData();
	mc2.ShowData();
	return 0;
}

/*
mc2의 디폴트 소멸자가 이미 동적 할당된 메모리를 해제하였는데
mc1에서 또 한번 해제하려고 하니 오류가 발생한다.

얕은 복사는 메모리를 할당하지 않고 포인터만 복사하기 때문.
*/

위 코드를 실행시켜 보면 결과는 아래와 같습니다.

image-20230502221459398

“~MyClass() called!”가 한 번만 출력되고 오류가 발생합니다.
이는 m2 선언 시 m1의 값으로 초기화 시켜주었지만 일반 변수와 달리 값을 대입하는 것이 아닌, 포인터를 참조하는 형태이기 때문입니다.

char* str 멤버변수는 m2 소멸자에 의해 동적할당 된 메모리가 해제된 상태에서 m1 소멸자로 다시 한 번 메모리를 해제하려고 하고있습니다.
해제할 메모리가 없는데 메모리를 해제하라고 하니 컴퓨터는 오류를 출력한 것입니다.

해결 방법은 깊은 복사 (Deep Copy)에 있습니다. 다음은 깊은 복사의 코드입니다.

깊은 복사 (Deep Copy)

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass {
private:
	char* str;
public:
	MyClass(const char* aStr) {
		str = new char[strlen(aStr) + 1];
		strcpy(str, aStr);
	}
	MyClass(const MyClass& mc) {
		str = new char[strlen(mc.str) + 1];
		strcpy(str, mc.str);
	}
	~MyClass() {
		delete[]str;
		cout << "~MyClass() called!" << endl;
	}
	void ShowData() {
		cout << "str: " << str << endl;
	}
};

int main() {
	MyClass mc1("MyClass!");
	MyClass mc2 = mc1;

	mc1.ShowData();
	mc2.ShowData();
	return 0;
}

위 코드를 실행시켜 보면 결과는 아래와 같습니다.

image-20230502222244076

MyClass mc2 = mc1;

이 문단은 C++ 스타일 초기화로 변형되어

MyClass mc2(mc1);

이런식으로 변형됩니다.

그러면 생성자의 오버로딩에 의해

MyClass(const MyClass& mc) {
		str = new char[strlen(mc.str) + 1];
		strcpy(str, mc.str);
	}

생성자가 실행될 것이고, 메모리 공간 할당 후 문자열을 복사합니다.
그 다음에는 할당된 메모리의 주소를 str에 저장합니다.
이렇게 깊은 복사를 통해 오류없이 생성자와 소멸자가 실행되게 할 수 있습니다.

참고 : https://blog.hexabrain.net/168 (2023.05.02) 참고

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