C++에서의 다형성

안녕하세요, 열망하는 프로그래머 여러분! 오늘, 우리는 C++의 다형성 세계로 흥미진진한 여행을 떠날 거예요. 그 단어가 두려운 것 같아도 걱정 마세요 – 이 수업이 끝날 때까지, 여러분은 다형성을 가장 좋아하는 스니커보다도 편안하게 쓰게 될 거예요!

C++ Polymorphism

다형성이란 무엇인가요?

코드에 뛰어들기 전에, 다형성이란 정확히 무엇인지 이해해보죠. 이 단어는 그리스어에서 왔습니다: 'poly'은 많다는 의미고, 'morph'는 형태라는 의미입니다. 프로그래밍에서, 다형성은 서로 다른 형식의 객체를 공통 기반 형식의 객체처럼 다룰 수 있게 합니다. 이는 한 개의 유니버설 리모컨이 여러 장치를 제어할 수 있다는 것과 같아요 – 정말 멋질 텐데요, right?

실세계 비유

동물원에 가보셨나요? 다양한 동물들을 볼 수 있습니다 – 사자, 코끼리, 펭귄. 그들은 모두 동물이지만, 다르게 행동합니다. 식사 시간이 되면, 동물원 관리인은 각각의 동물이 정확히 무슨 종류인지 알 필요는 없습니다. 그들은 그냥 일반적인 "먹자" 명령을 내리고, 각 동물은 자신만의 방식으로 반응합니다. 그게 다형성의 행동입니다!

가상 함수

이제, C++ 다형성의 복잡한 부분에 대해 살펴보겠습니다. 가상 함수부터 시작해볼게요.

가상 함수란 무엇인가요?

가상 함수는 C++에서 특별한 함수로, 프로그램이 실행 시간에 객체가 참조되는 형식에 따라 함수를 호출할지 결정할 수 있게 하는 함수로, 포인터나 참조의 형식에 따라 호출되지 않습니다.

다음은 간단한 예제입니다:

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
virtual void makeSound() {
cout << "The animal makes a sound" << endl;
}
};

class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() override {
cout << "The dog barks: Woof!" << endl;
}
};

class Cat : public Animal {
public:
void makeSound() override {
cout << "The cat meows: Meow!" << endl;
}
};

int main() {
Animal* animal1 = new Dog();
Animal* animal2 = new Cat();

animal1->makeSound();  // Output: The dog barks: Woof!
animal2->makeSound();  // Output: The cat meows: Meow!

delete animal1;
delete animal2;
return 0;
}

이를 분석해봅시다:

기본 클래스 Animal에 가상 함수 makeSound()가 있습니다.
두 개의 파생 클래스 Dog와 Cat를 만들고, 각각 makeSound() 함수를 재정의합니다.
main()에서 Animal* 형식의 포인터를 만들고, Dog와 Cat 객체에 할당합니다.
makeSound()를 호출하면, 프로그램은 실제 객체 형식에 따라 올바른 버전을 호출합니다. 포인터 형식에 따라 호출되지 않습니다.

이것이 가상 함수와 다형성의 마법입니다!

'virtual' 키워드

virtual 키워드는 여기서 중요합니다. 이 키워드는 이 함수가 파생 클래스에서 재정의될 수 있음을 컴파일러에게 알려줍니다. 이 없으면, 프로그램은 항상 기본 클래스 버전의 함수를 호출합니다.

순수 가상 함수

이제 순수 가상 함수에 대해 더 많이 이야기해볼게요.

순수 가상 함수란 무엇인가요?

순수 가상 함수는 기본 클래스에서 구현이 없는 가상 함수입니다. 이는 함수 선언에 0을 할당하여 선언됩니다.

다음은 예제입니다:

#include <iostream>
using namespace std;

class Shape {
public:
virtual double area() = 0;  // 순수 가상 함수
};

class Circle : public Shape {
private:
double radius;
public:
Circle(double r) : radius(r) {}
double area() override {
return 3.14159 * radius * radius;
}
};

class Rectangle : public Shape {
private:
double length, width;
public:
Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {}
double area() override {
return length * width;
}
};

int main() {
Shape* shape1 = new Circle(5);
Shape* shape2 = new Rectangle(4, 5);

cout << "Circle area: " << shape1->area() << endl;
cout << "Rectangle area: " << shape2->area() << endl;

delete shape1;
delete shape2;
return 0;
}

이 예제에서:

Shape는 순수 가상 함수 area()를 가진 추상 기본 클래스입니다.
Circle와 Rectangle은 Shape에서 상속받고 자신만의 area() 구현을 제공하는 구체 클래스입니다.
Shape 포인터를 만들고 Circle와 Rectangle 객체에 할당할 수 있습니다.
area()를 호출하면, 실제 객체 형식에 따라 올바른 버전이 호출됩니다.

추상 클래스

순수 가상 함수를 하나 이상 가진 클래스는 추상 클래스라고 합니다. 추상 클래스에는 객체를 만들 수 없지만, 추상 클래스 형식의 포인터와 참조를 사용할 수 있습니다.

왜 다형성을 사용하나요?

유연성: 여러 형식의 객체와 작동할 수 있는 코드를 작성할 수 있습니다.
확장성: 기존 코드를 변경하지 않고 새로운 파생 클래스를 추가할 수 있습니다.
단순성: 다른 객체를 일관되게 다루는 것으로 코드를 단순화할 수 있습니다.

다형성에서 사용하는 공통 방법

다음은 C++ 다형성에서 사용하는 공통 방법의 표입니다:

메소드	설명
`virtual`	기본 클래스에서 가상 함수를 선언하는 데 사용되는 키워드
`override`	파생 클래스에서 기본 클래스 함수를 재정의하는 함수를 나타내는 키워드
`= 0`	순수 가상 함수를 선언하는 데 사용됩니다
`dynamic_cast`	다형성 클래스 계층에서 안전한 다운캐스팅을 위해 사용됩니다
`typeid`	실행 시간에 형식 정보를 얻기 위해 사용됩니다

결론

다형성은 C++에서 유연하고 확장 가능한 코드를 만들기 위한 강력한 기능입니다. 가상 함수와 순수 가상 함수를 사용하여, 교환 가능한 계층의 클래스를 만들어, 더 모듈화된和维护 가능한 코드를 작성할 수 있습니다.

기억해주세요, 새로운 기술을 배우는 것처럼, 다형성을 마스터하는 것은 연습이 필요합니다. 처음에는 쉽게 이해되지 않을 수도 있지만, 계속 코딩하고 실험하면, 곧 전문가처럼 다형성을 사용할 수 있을 거예요!

Credits: Image by storyset