C++ #07 캡슐화 +접근제한지시자

07. 캡슐화

캡슐화 기법

프렌드

C++에서 기본적으로 멤버 변수에 접근하기 위해 public 멤버 함수를 이용한다. 하지만 friend 키워드를 사용하면 특정한 객체의 모든 멤버에 접근 가능하다.

프렌드 함수

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

class Student {
private:
    int studentId;
    string name;
public:
    Student(int studentId, string name) : studentId(studentId), name(name) { }
    friend Student operator +(const Student& student, const Student& other) {
        return Student(student.studentId, student.name + " & " + other.name);
    }
    void show() { cout << "이름: " << name << '\n'; }
    void showName() { cout << "학생 이름 : " << name << '\n';}
};
int main(void) {
    Student student(1, "나동빈");
    Student result = student + student;
	result.showName();
	system("pause");
}

프렌드 클래스

프렌드 멤버 함수 외 프렌드 클래스 형태로 사용 가능하며 클래스 자체를 프렌드로 선언하여 private 멤버에 접근 할 수 있도록 한다.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>

using namespace std;

class Time{
	friend class Date; // Date 클래스에서Time 클래스를이용할수있음.
private:
	int hour, min, sec;
public:
	void setCurrentTime() {
		time_t currentTime = time(NULL);
		struct tm* p = localtime(&currentTime);
		hour = p->tm_hour;
		min = p->tm_min;
		sec = p->tm_sec;
	}
};

class Date{
private:
	int year, month, day;
public:
	Date(int year, int month, int day) : year(year), month(month), day(day) { }
	void show(const Time& t) {
		cout << "지정된날짜: " << year << "년" << month << "월" << day << "일" << '\n';
		cout << "현재시간: " << t.hour << ":" << t.min << ":" << t.sec << '\n';
	}
};

int main(void) {
	Time time;
	time.setCurrentTime();
	Date date = Date(2019, 12, 22);
	date.show(time);
	system("pause");
}

friend 키워드를 사용함으로 public 멤버함수를 통해 간접적으로 접근하지 않아도 되는 장점이 생김

정적 멤버

Static Member는 클래스에 포함되어 있는 멤버지만 모든 객체가 공유하는 멤버이다. 정적으로 선언된 멤버는 메모리 상에 오직 하나만 할당되어 관리된다.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Person{
private:
	string name;
public:
	static int count;
	Person(string name) : name(name) {
		count++;
	}
};

// static 변수 초기화
int Person::count = 0;

int main(void) {
	Person p1("나동빈");
	Person p2("홍길동");
	Person p3("이순신");
	cout << "사람의수: " << Person::count << '\n';
	system("pause");
}

상수 멤버

Constant Member는 호출된 객체의 데이터를 변경할 수 없는 멤버를 의미한다. 일반적으로 클래스에서 사용되는 중요한 상수는 상수 멤버 변수로 정의해서 사용하는 관행이 있다.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Person{
private:
	const int id;
	string name;
public:
	static int count;
	Person(int id, string name) : id(id), name(name) {
		count++;
	}
/*
void setId(int id) {
this->id = id; // 오류발생[수정불가능]
}
*/
};

int Person::count = 0;

int main(void) {
	Person p1(1, "나동빈");
	Person p2(2, "홍길동");
	Person p3(3, "이순신");
	cout << "사람의수: " << Person::count << '\n';
	system("pause");
}

 

접근제어지시자를 사용하는 이유

객체지향 프로그래밍의 중요한 개념 중 하나는 데이터 숨김(은닉)이다.

실제로 사용자가 자판기에서 음료를 뽑으려고 할 때 버튼을 누르면 음료가 나온다. 이때 사용자는 음료를 뽑기 위해서 버튼을 누르면 된다는 것을 알고있지만 실제로 어떤 원리로 인해 음료가 나오는지 모른다. 알 필요도 굳이 없다.

이 음료를 뽑기 위한 내부 구현 방법이 데이터 숨김이다.

클래스 멤버가 외부 함수에서 직접 access(접근)하지 못하도록 일부 제한을 설정합니다.

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정보 은닉(data hiding)

C++에서 구조체의 모든 멤버는 외부에서 언제나 접근할 수 있습니다.

하지만 클래스는 객체 지향 프로그래밍의 기본 규칙 중 하나인 정보 은닉에 대해서도 생각해야만 합니다.

 

정보 은닉(data hiding)이란 사용자가 굳이 알 필요가 없는 정보는 사용자로부터 숨겨야 한다는 개념입니다.

그렇게 함으로써 사용자는 언제나 최소한의 정보만으로 프로그램을 손쉽게 사용할 수 있게 됩니다.

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접근 제어(access control)

C++에서는 이러한 정보 은닉을 위해 접근 제어(access control)라는 기능을 제공하고 있습니다.

접근 제어란 접근 제어 지시자를 사용해 클래스 외부에서의 직접적인 접근을 허용하지 않는 멤버를 설정할 수 있도록 하여, 정보 은닉을 구체화하는 것을 의미합니다.

 

C++에서는 다음과 같은 세 가지의 접근 제어 지시자를 제공합니다.

 

1. public

2. private

3. protected

 

클래스의 기본 접근 제어 권한은 private이며, 구조체 및 공용체는 public입니다.

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public 접근 제어 지시자

public 접근 제어 지시자를 사용하여 선언된 클래스 멤버는 외부로 공개되며, 해당 객체를 사용하는 프로그램 어디에서나 직접 접근할 수 있습니다.

따라서 public 멤버 함수는 해당 객체의 private 멤버와 프로그램 사이의 인터페이스(interface) 역할을 하게 됩니다.

프로그램은 이러한 public 멤버 함수를 통해 해당 객체의 private 멤버에도 접근할 수 있습니다.

 

다음 그림은 클래스의 public 멤버에 접근할 수 있는 영역을 나타냅니다.

 

C++ 클래스 선언 시 public 접근 제어 지시자는 다음과 같이 지정할 수 있습니다.

예제

class Book

{

public:

    string title_;       // 책의 제목

    int total_page_;     // 총 페이지

    double percent_;     // 해당 책을 읽은 정도

    void Move(int page); // 현재 페이지를 전달받은 페이지로 이동시킴.

    void Open();         // 현재 페이지로 책을 엶.

    void Read();         // 현재 페이지에서 다음 페이지로 넘어감.

};

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private 접근 제어 지시자

private 접근 제어 지시자를 사용하여 선언된 클래스 멤버는 외부에 공개되지 않으며, 외부에서 직접 접근할 수도 없습니다.

프로그램은 private 멤버에 직접 접근할 수 없으며, 해당 객체의 public 멤버 함수를 통해서만 접근할 수 있습니다.

 

클래스의 기본 접근 제어 권한은 private로 설정되어 있으므로, 클래스 선언 시 private 접근 제어 지시자는 생략할 수 있습니다.

일반적으로 private 멤버는 public 인터페이스를 직접 구성하지 않는 클래스의 세부적인 동작을 구현하는 데 사용됩니다.

 

다음 그림은 클래스의 private 멤버에 접근할 수 있는 영역을 나타냅니다.

 

C++ 클래스 선언 시 private 접근 제어 지시자는 다음과 같이 지정할 수 있습니다.

예제

class Book {

private:                // 생략 가능함.

    int current_page_;  // 현재 페이지

    void set_percent(); // 해당 책을 읽은 정도를 구함.

public:

    string title_;

    int total_page_;

    double percent_;

    void Move(int page);

    void Open();

    void Read();

};

---

protected 접근 제어 지시자

C++ 클래스는 private 멤버로 정보를 은닉하고, public 멤버로 사용자나 프로그램과의 인터페이스를 구축합니다.

여기에 파생 클래스(derived class)와 관련된 접근 제어 지시자가 하나 더 존재합니다.

protected 멤버는 파생 클래스에 대해서는 public 멤버처럼 취급되며, 외부에서는 private 멤버처럼 취급됩니다.

 

protected 멤버에 접근할 수 있는 영역은 다음과 같습니다.

 

1. 이 멤버를 선언한 클래스의 멤버 함수

2. 이 멤버를 선언한 클래스의 프렌드

3. 이 멤버를 선언한 클래스에서 public 또는 protected 접근 제어로 파생된 클래스

 

다음 그림은 클래스의 protected 멤버에 접근할 수 있는 영역을 나타냅니다.

출처

https://velog.io/@underlier12

 

underlier12 (underlier12) - velog