27-1-라.캡슐화 방법
객체의 정보중 사용자가 관심을 가지지 않는 정보를 왜 숨겨야 하는지, 정보를 숨길 때 어떤 이점이 있는지를 연구해 보았다. 그렇다면 어떤 정보를 숨겨야 하고 공개해야 할 정보는 어떤 것일까? 이 질문에 대한 답은 아주 원론적인데 숨길만한 건 숨기고 공개할 필요가 있는 것은 공개해야 한다. 즉 정보 은폐에 대한 절대적인 공식은 없으며 객체의 상황에 따라 자유롭게 선택할 수 있다.
모든 객체에 적합한 정보 은폐 공식은 없지만 대충의 가이드라인을 제시해 보면 이렇다. 멤버 변수는 객체의 상태를 저장하는 중요한 정보들이므로 외부에서 함부로 변경하지 못하도록 숨기고 멤버 함수는 외부와 인터페이스를 이루는 수단이므로 공개한다. 숨겨진 멤버 변수는 공개된 멤버 함수를 통해 정해진 방법으로만 액세스하도록 하는 것이 보통이다. 물론 항상 그렇지는 않아서 어떤 멤버 변수는 공개하는 것이 더 편리한 경우도 있고 내부적인 동작에만 사용되는 멤버 함수는 숨길 수도 있다.
다음 예제의 Student 클래스는 학생 한 명의 학번, 이름, 점수를 저장하는데 정보를 은폐하는 여러 가지 기법들을 보여준다.
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예 제 : InfoHide |
#include <Turboc.h>
class Student
{
private:
int StNum;
char Name[16];
unsigned Score;
BOOL TestScore(int aScore) {
return (aScore >= 0 && aScore <= 100);
}
public:
Student(int aStNum) { StNum=aStNum;Name[0]=0;Score=0; }
int GetStNum() { return StNum; }
const char *GetName() { return Name; }
void SetName(char *aName) { strncpy(Name,aName,15); }
unsigned GetScore() { return Score; }
void SetScore(int aScore) {
if (TestScore(aScore))
Score=aScore;
}
};
void main()
{
Student Kim(8906123);
Kim.SetName("김천재");
Kim.SetScore(99);
printf("학번=%d, 이름:%s, 점수:%d\n",
Kim.GetStNum(),Kim.GetName(),Kim.GetScore());
}
이 클래스는 학번을 저장하는 StNum, 이름을 저장하는 Name과 점수를 저장하는 Score등 세 개의 멤버 변수를 가지고 있다. 멤버 변수는 모두 private 영역에 선언되어 있으므로 외부에서 이 값을 읽을 수 없으며 변경할 수도 없다. 대신 이 멤버 변수들의 값을 읽고 쓰는 Get, Set 등의 액세스 함수들이 공개되어 있어 클라이언트는 액세스 함수를 통해 객체의 값을 조사하거나 변경할 수 있다.
값을 조사하는 Get 함수들은 대응되는 멤버 변수의 값을 읽는데 이 예제의 Get 함수들은 모두 단순한 return문만 가진다. 필요할 경우 둘 이상의 값을 계산한 결과나 실시간으로 조사된 값을 돌려줄 수도 있다. Set 함수들은 대응되는 멤버 변수의 값을 변경한다. 별다른 규칙이 없다면 단순한 대입문만 가지겠지만 통상 전달된 인수가 규칙에 맞는지 조건을 따져 보고 합리적인 값만 받아들인다.
이름을 변경하는 SetName함수는 인수로 전달된 aName을 Name 멤버 변수에 복사하되 strncpy 함수를 사용하여 문자열이 15자를 넘지 않도록 함으로써 스스로의 무결성을 지킨다. 만약 Name이 공개된 멤버라면 외부에서 strcpy(Kim.Name,"예쁘고 사랑스러운 김공주"); 따위의 명령으로 이 객체를 한방에 엉망으로 만들어 버릴 수 있다. 사용자의 실수에 대해서도 꿋꿋하게 버티기 위해 Name은 숨기고 버퍼 길이만큼만 복사하는 안전한 SetName만 공개한 것이다.
Name 멤버의 값을 조사하는 GetName 함수도 상수 지시 포인터를 리턴함으로써 Name을 읽을 수만 있게 하며 쓰지는 못하도록 금지한다. 만약 이 함수가 const가 아닌 포인터를 리턴할 경우 다음과 같은 코드가 가능해지며 이렇게 되면 객체는 또 다시 위험한 상황에 노출될 것이다.
strcpy(Kim.GetName(),"멋지고 용감하고 씩씩한 김왕자");
일단 포인터를 얻기만 하면 가리키는 대상체뿐만 아니라 그 주변까지도 마음대로 읽고 쓸 수 있으므로 부주의한 사용으로부터 방어할 방법이 없다. 그래서 Name 멤버 변수는 철저하게 숨겨 외부로부터 보호하고 이 멤버를 읽고 쓸 때는 Get/Set 액세스 함수를 경유하여 클래스 작성자가 미리 정해 놓은 규칙을 따라야 한다.
SetScore 함수는 점수를 저장하는 Score 멤버 변수의 값을 변경하는데 점수의 가능한 범위는 0~100까지로 제한된다. 인수로 전달된 aScore가 이 범위에 있는지 먼저 점검해 보고 유효한 점수일 때만 값을 대입하며 그렇지 않으면 무시한다. 점수의 범위를 점검하는 TestScore 함수는 외부에서 직접 호출하지 않으므로 프라이비트 영역에 두었다. 만약 점수의 범위를 점검하는 획기적인 알고리즘이 새로 개발되었다면(별로 그럴 것 같지는 않지만) 이 함수는 사용자의 동의없이 언제든지 수정할 수 있다.
학번을 저장하는 StNum멤버 변수는 생성자에서 초기화되며 Get 함수만 있고 Set 함수가 없다. 그러므로 외부에서 학번을 읽을 수는 있지만 어떤 수를 쓰더라도 학번을 변경하지는 못한다. 즉, 이 멤버는 자연스럽게 읽기 전용의 정보가 되는데 학번이 읽기 전용인 것은 논리적으로 합당하다. 별로 실용성은 없지만 필요하다면 Get 함수는 빼고 Set 함수만 제공하는 방법으로 쓰기 전용의 정보를 만드는 것도 문법적으로 가능하다. 만약 Kim.StNum=1234; 따위의 코드로 숨겨진 멤버를 읽거나 쓰려고 시도하면 컴파일 에러로 처리된다. 컴파일 에러는 개발중에 즉시 알 수 있으므로 수정하기 쉽다.
Student 클래스의 예에서는 볼 수 없지만 protected라는 액세스 속성을 사용하면 외부에서는 읽을 수 없고 상속된 클래스의 객체에서는 읽을 수 있는 멤버를 선언할 수도 있다. protected는 private와 public의 중간 정도되는 은폐 수준인데 다음에 상속을 공부할 때 다시 알아보도록 하자. 상속을 하지 않을 경우 protected는 private와 동일하다.