25-4-라.클래스의 예

클래스의 정의에 대해 알아보았는데 이제 클래스를 어디다 써 먹을 수 있을지 몇 가지 간단한 예를 구경해 보자. 실세계의 모든 사물들은 자신만의 독특한 속성을 가지고 있고 고유의 동작을 한다. 사람은 나이, 키, 피부색, 성별 등의 속성을 가지며 말한다, 걷는다, 먹는다 등의 동작을 할 수 있다. 노트북이나 자동차, 전화기 따위의 물건들도 마찬가지로 고유의 속성과 동작을 추출할 수 있을 것이다. 세상의 모든 사물은 속성과 동작 두 가지 특징으로 설명 가능하다.

그래서 속성은 멤버 변수로 나타내고 동작은 멤버 함수로 나타내는 식으로 클래스를 사용하여 실세계의 사물들을 정확하게 모델링할 수 있다. 학생, 고객, 여자, 괴물, 책, 집, 나무, 태양 등의 눈에 보이는 물건들은 물론이고 예금, 권한, 감정, 건강 등 보이지 않는 개념적인 사물까지도 클래스로 나타낼 수 있다. 현실 세계 사물의 특성을 추출하여 속성과 동작으로 표현하는 것을 추상화라고 한다.

앞에서 우리는 위치를 가지는 문자 클래스 Position과 복소수 클래스 Complex를 만들어 봤는데 이외에 필요한 모든 것들을 클래스로 선언하고 그 클래스의 객체를 만들 수 있다. 실세계의 사물들이 어떻게 클래스로 모델링되는지 여기서는 몇 가지 예를 더 들어 보도록 하자. 이 클래스들은 이 책에서 앞으로 객체 지향 프로그래밍을 연구하는 도구 및 예제 클래스로 종종 사용되므로 모양을 잘 기억해 두면 실습이 편해진다. 다음 클래스는 시간을 표현한다.

예 제 : TimeClass

#include <Turboc.h>

class Time

{

private:

int hour,min,sec;

public:

void SetTime(int h,int m,int s) {

hour=h;

min=m;

sec=s;

}

void OutTime() {

printf("현재 시간은 %d:%d:%d입니다.\n",hour,min,sec);

}

};

void main()

{

Time Now;

Now.SetTime(12,30,40);

Now.OutTime();

}

시간이란 시, 분, 초로 구성되어 있는데 Time 클래스는 이 속성들을 hour, min, sec 멤버 변수로 기억한다. 시간을 설정하는 기능과 현재 저장된 시간을 문자열로 출력하는 두 가지 동작을 SetTime, OutTime 멤버 함수로 표현한다. 시간을 구성하는 요소가 세 개나 되기 때문에 단순한 정수에 비해서는 훨씬 더 다루기 까다로운데 이렇게 클래스로 정의해 놓으면 간편하게 사용할 수 있다.

Time형의 객체 Now를 선언하고 SetTime 멤버 함수를 호출하여 시간을 설정하였다. 이 시간을 출력할 필요가 있으면 OutTime 함수만 호출하면 된다. 필요하다면 시간값을 증가, 감소시키는 EllapseTime 함수와 시간끼리 비교하는 CompareTime 함수도 작성할 수 있다. 시간이라는 개념적인 대상을 하나의 객체로 다룰 수 있으므로 시간을 함수의 인수로 전달하거나 다른 구조체의 멤버로 포함시키는 것도 가능하다.

비슷한 방법으로 날짜를 다루는 Date형 클래스도 만들 수 있을 것이다. 날짜는 년, 월, 일의 요소로 구성되는데 월마다 일수가 다르고 2월의 경우 윤년의 영향을 받으므로 윤년을 계산하는 좀 더 복잡한 처리가 필요하다. 꼭 사물만 표현할 수 있는 것은 아니고 개념적인 것들도 모델링할 수 있다. 다음 클래스는 인치와 밀리미터 단위로 길이를 표현한다.

예 제 : Length

#include <Turboc.h>

class Length

{

private:

double mili;

public:

void SetMili(double m) { mili=m; }

double GetMili() { return mili; }

void OutMili() { printf("길이 = %fmili\n",GetMili()); }

void SetInch(double i) { mili=i*25.4; }

double GetInch() { return mili/25.4; }

void OutInch() { printf("길이 = %finch\n",GetInch()); }

};

void main()

{

Length m;

m.SetInch(3);

m.OutMili();

}

인치나 밀리미터나 둘 다 길이라는 면에서는 동일하고 명확한 변환 공식이 존재하므로 두 속성을 모두 멤버로 포함할 필요는 없다. Length 클래스는 길이값 저장을 위해 밀리미터 단위를 기억하는 mili 멤버 변수만 가지며 인치는 mili에 25.4라는 상수를 곱하거나 나누어서 입출력한다. 멤버 함수들은 설정, 조사, 출력을 하되 인치 단위와 밀리미터 단위를 각각 다룰 수 있다. 그래서 설정할 때는 인치 단위를 쓰고 출력할 때는 밀리미터 단위를 쓰면 두 단위가 자동으로 변환된다. 예제의 코드는 3인치가 몇 밀리미터인지 조사하여 출력한다.

길이 = 76.200000mili

SetInch 함수는 인수 3에 25.4를 곱하여 3인치에 대한 밀리미터 값을 mili에 대입해 놓으며 이렇게 대입된 값을 OutMili로 출력하면 3인치가 몇 밀리미터인지 알 수 있다. 밀리미터로 넣고 인치를 구하는 반대의 변환도 물론 가능하다. 클래스가 인치와 밀리미터의 관계를 정확하게 알고 있고 멤버 함수들이 두 단위 사이를 자동으로 변환하므로 사용하는 측에서는 세부 구현에 신경쓸 필요없이 멤버 함수로 원하는 단위의 값을 넣고 빼기만 하면 된다.

클래스가 변환 공식을 내부에 포함하고 있으므로 1인치가 25.4밀리미터라는 것을 몰라도 이 클래스를 사용할 수 있다. 여기에 기능을 더 추가한다면 포인트, 트윕스, 마일 등의 단위도 같이 다룰 수 있도록 확장 가능하다. Length 클래스는 길이나 거리를 표현하는 여러 가지 단위와 복잡한 변환 공식을 멋지게 캡슐화하고 있는 것이다. 많은 단위를 다루려면 만들기는 번거롭겠지만 일단 완성되면 사용하기는 굉장히 편리하다.

이번에는 좀 더 실질적인 클래스 사용예를 들어 보되 실제 코드를 보이기는 어려우므로 가상의 코드만 보인다. 철수의 모험이라는 게임을 만들고 있는데 주인공 철수가 사이버 세계를 돌아다니며 흉칙한 적을 무찌르는 어드벤처 게임이다. 주인공 철수는 게임속에서 많은 속성을 가지며 다양한 동작을 할 수 있는데 이런 것들을 묶어서 다음과 같은 클래스로 표현한다.

class chulsoo

{

private:

int x,y; // 현재 위치

int hp; // 체력

int shield; // 보호막

int level; // 레벨

double exp; // 경험치

item items[MAXITEM]; // 보유한 무기들

public:

void walk(); // 걷는다.

void jump(short height); // 점프한다.

void turn(int dir); // 방향을 바꾼다.

BOOL attack(int what); // 적을 신나게 공격한다.

void defence(); // 방어한다.

BOOL hurt(int fromwhom); // 공격을 당한다.

BOOL die(); // 너무 많이 맞아서 죽는다.

};

멤버 변수들은 어드벤처 게임의 캐릭터가 보편적으로 가져야 하는 상태값들을 저장한다. 체력이나 경험치같은 단순 타입의 멤버도 있고 item같은 다른 클래스의 객체에 대한 배열이 포함될 수도 있다. 멤버 함수들은 게임 속에서 철수의 동작을 표현하는데 철수를 화면에 그리고 상태를 변경하는 코드가 작성될 것이다. walk는 걸어다니는 철수를 보여주고 위치를 옮기며 attack은 적을 공격하도록 하고 공격 결과에 따라 경험치와 레벨을 올린다. hurt는 맞아서 아파하는 철수를 그리고 보호막과 체력을 감소시키며 체력이 0이 되면 die 함수를 호출하여 철수를 죽게 만든다.

게임의 주인공인 철수에 대한 모든 것들을 chulsoo 클래스로 표현했는데 게임을 완성하려면 이 외에도 적이나 지도 등의 클래스들이 더 필요할 것이다. 이런 클래스를 완벽하게 만드는 데는 시간과 노력이 많이 필요하다. 하지만 일단 만들어지면 chulsoo CS; 선언문 하나로 철수 객체를 만들 수 있으며 main에서는 철수에 대한 세부 구현은 더 이상 신경쓸 필요없이 다른 객체와 철수와의 관계만 관리하면 된다. CS는 자신의 상태를 스스로 기억하고 관리하며 동작까지 할 수 있는 독립된 객체이다.

클래스는 게임의 부품인 객체들을 표현하며 main에서 객체끼리의 상호작용 방식을 어떻게 정의하는가에 따라 게임의 내용이 달라진다. 철수가 적1을 공격하면 체력이 감소할 것이고 일정 이하로 체력이 떨어지면 철수가 사망할 것이다. 적들은 철수를 지능적으로 공격하며 아이템은 철수에 의해 소유되고 소비된다. 이런 식으로 개발된 전형적인 프로그램이 바로 스타크래프트라는 게임인데 마린은 공격하고 메딕은 치료하는 등 서로간의 관계에 의해 게임이 실행된다.

객체들을 먼저 만들고 객체들을 조립하여 프로그램을 완성하므로 상향식 개발이라고 한다. 각 클래스를 여러 개발자가 분담해서 개발할 수도 있고 만들어진 객체는 재사용도 가능하다. 클래스를 작성할 때는 보통 헤더 파일에 클래스의 선언을 작성하고 같은 이름의 구현 파일에 멤버 함수의 본체를 작성한다. 클래스를 정의하는 모듈은 클래스 이름과 같은 파일명을 쓰는 것이 편리하다. 예를 들어 Time 클래스를 작성한다면 다음과 같이 Time.h에 클래스를 선언하고 Time.cpp에 멤버 함수의 본체를 정의한다.

이렇게 헤더 파일과 구현 파일에 클래스의 선언과 정의를 나누어 놓으면 클래스를 사용하는 모듈에서 헤더 파일만 인클루드하면 되므로 재사용하기 편리하다. 이 클래스가 아주 유용해서 다른 프로젝트에서 쓰고 싶다면 헤더 파일, 구현 파일 한 쌍만 복사하면 된다. 이런 클래스 정의 관행은 너무 일반적인 것이기 때문에 가급적이면 이 관행을 따르는 것이 좋다. 위 프로젝트는 한번씩 만드는 실습을 해 보는 것이 좋은데 조금이라도 규모가 있는 프로그램을 작성하려면 이 관행을 따라야 하므로 미리 익숙해질 필요가 있다.

단, 이 책에서는 매 실습마다 클래스를 위해 별도의 모듈을 새로 만드는 것이 번거로와 편의상 메인 파일에서 선언, 구현을 다 하고 있다. 어디까지나 실습의 편의를 위해서 한 파일에 통합하는 것뿐이므로 실제 프로젝트를 할 때는 클래스별로 헤더 파일과 구현 파일을 만들기 바란다.

모델링 실습

일상 생활에서 만날 수 있는 여러 가지 사물들을 클래스로 정의해 보자. 고유한 속성과 동작을 추출하여 클래스의 멤버 변수와 멤버 함수로 표현하면 된다. 어떠한 대상이든지 클래스로 표현할 수 있는데 일단 강아지(Puppy)와 엘리베이터(Elevator)를 연습삼아 모델링해 보도록 하자. 이 외에도 세상의 모든 사물들을 클래스로 표현할 수 있다. 코드로 표현할 필요는 없고 연습장에 사물의 속성과 동작을 나열해 보는 정도까지만 해 보자.