11.10 (TIL)

객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)

 

1) 특징

1.캡슐화 (Encapsulation):

관련된 데이터와 기능을 하나의 단위로 묶는 것을 의미

클래스를 사용하여 데이터와 해당 데이터를 조작하는 메서드를 함께 캡슐화하여 정보를 은닉하고,

외부에서 직접적인 접근을 제한함으로써 안정성과 유지보수성을 높인다.

 

2. 상속 (Inheritance):

상속은 기존의 클래스를 확장하여 새로운 클래스를 만드는 메커니즘

부모 클래스(상위 클래스, 슈퍼 클래스)의 특성과 동작을 자식 클래스(하위 클래스, 서브 클래스)가 상속받아 재사용 가능

코드의 중복을 줄이고, 클래스 간 계층 구조를 구성하여 코드의 구조화와 유지보수를 용이하게 함

 

3. 다형성 (Polymorphism):

다형성은 하나의 인터페이스나 기능을 다양한 방식으로 구현하거나 사용할 수 있는 능력을 의미

하나의 메서드 이름이 다양한 객체에서 다르게 동작할 수 있도록 하는 것으로, 오버로딩과 오버라이딩을 통해 구현

유연하고 확장 가능한 코드 작성을 가능하게 하며, 코드의 가독성과 재사용성을 높인다.

 

4. 추상화 (Abstraction):

추상화는 복잡한 시스템이나 개념을 단순화하여 필요한 기능에 집중하는 것을 의미

클래스나 인터페이스를 사용하여 실제 세계의 개념을 모델링하고, 필요한 부분에 대한 명세를 정의

세부 구현 내용을 감추고 핵심 개념에 집중함으로써 코드의 이해와 유지보수를 용이하게 함

 

5. 객체 (Object):

객체는 클래스로부터 생성된 실체로, 데이터와 해당 데이터를 조작하는 메서드를 가지고 있다.

객체는 상태(데이터)와 행동(메서드)을 가지며, 실제 세계의 개체나 개념을 모델링 하는것

객체들 간의 상호작용을 통해 프로그램이 동작하고, 모듈화와 재사용성을 높인다.

 

2) 클래스의 구성 요소

1. 필드 (Fields): 클래스에서 사용되는 변수를 말한다. 객체의 상태를 나타내는 데이터를 저장하기 위해 사용

2. 메서드 (Methods): 클래스에서 수행되는 동작이 정의된다. 객체의 동작을 구현하기 위해 사용

3. 생성자 (Constructors): 객체를 초기화하는 역할을 한다. 객체가 생성될 때 자동으로 호출되며, 필드를 초기화하는 등의 작업을 수행

4. 소멸자 (Destructors): 객체가 소멸될 때 호출되는 메서드로, 메모리나 리소스의 해제 등의 작업을 수행

 

3) 클래스

클래스는 객체를 생성하기 위한 템플릿 또는 설계도 역할

클래스는 속성과 동작을 가진다. 속성은 필드로, 동작은 메서드로 표현

객체를 생성하기 위해서는 클래스를 사용하여 인스턴스를 만들어야 한다.

 

EX) 붕어빵틀로 비유하면, 클래스는 붕어빵을 만들기 위한 틀이라고 할 수 있다.

 

4) 객체

객체는 클래스의 인스턴스이다. 클래스의 실체화된 형태라고 할 수 있다.

객체는 클래스로부터 생성되며, 각 객체는 독립적인 상태를 가지고 있다. 즉, 객체마다 고유한 데이터를 가질 수 있다.

 

EX) 붕어빵 틀로 비유하면, 객체는 붕어빵이라고 할 수 있다. 붕어빵 틀로 만들어진 실제 붕어빵이 객체라고 볼 수 있다.

 

5) 클래스 선언과 인스턴스

클래스(Class)는 데이터와 메서드를 하나로 묶은 사용자 정의 타입

 

간단예시

class Person
{
    public string Name;
    public int Age;

    public void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine("Name: " + Name);
        Console.WriteLine("Age: " + Age);
    }
}

Person p = new Person();
p.Name = "John";
p.Age = 30;
p.PrintInfo(); // 출력: Name: John, Age: 30

6) 구조체 vs 클래스

구조체와 클래스는 모두 사용자 정의 형식을 만드는 데 사용될 수 있다.

구조체는 값 형식이며, 스택에 할당되고 복사될 때 값이 복사

클래스는 참조 형식이며, 힙에 할당되고 참조로 전달되므로 성능 측면에서 다소 차이가 있다.

구조체는 상속을 받을 수 없지만 클래스는 단일 상속 및 다중 상속이 가능

구조체는 작은 크기의 데이터 저장이나 단순한 데이터 구조에 적합하며,

클래스는 더 복잡한 객체를 표현하고 다양한 기능을 제공하기 위해 사용

 

접근 제한자

접근 제한자(Access Modifier)는 클래스, 필드, 메서드 등의 접근 가능한 범위를 지정하는 키워드

접근 제한자는 클래스의 캡슐화를 제어하는 역할

public: 외부에서 자유롭게 접근이 가능

private: 같은 클래스 내부에서만 접근 가능

protected: 같은 클래스 내부와 상속받은 클래스에서만 접근 가능

 

간단예시

class Person
{
    public string Name;         // 외부에서 자유롭게 접근 가능
    private int Age;           // 같은 클래스 내부에서만 접근 가능
    protected string Address;  // 같은 클래스 내부와 상속받은 클래스에서만 접근 가능
}

필드와 메서드

클래스는 필드와 메서드로 구성

필드는 클래스 내부에 선언되어 있는 변수로, 클래스의 상태를 나타내는 데이터를 저장

메서드는 클래스 내부에 선언되어 있는 함수로, 클래스의 동작을 정의하고 실행

1) 필드 (Fields)

필드는 클래스나 구조체 내에서 객체의 상태(데이터)를 저장하는 변수

객체의 특징이나 속성을 표현하며, 클래스의 멤버 변수로 선언

보통 필드는 private 접근 제한자를 사용하여 외부에서 직접적인 접근을 제한하고,

필요한 경우에는 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근할 수 있도록 함

 

간단예시

class Player
{
    // 필드 선언
    private string name;
    private int level;
}

2) 메서드 (Methods)

메서드는 클래스나 구조체에서 객체의 동작(기능)을 정의하는 함수

객체의 행동이나 동작을 구현하며, 클래스의 멤버 함수로 선언

메서드는 입력값을 받아서 처리하고, 결과값을 반환할 수도 있다.

메서드는 입력값을 받아서 처리하고, 결과값을 반환할 수도 있다.

보통 메서드는 public 접근 제한자를 사용하여 외부에서 호출할 수 있도록 함

 

간단예시class Player
{
    // 필드
    private string name;
    private int level;

    // 메서드
    public void Attack()
    {
        // 공격 동작 구현
    }
}

 

메서드를 호출하기 위해서는 해당 메서드가 속해 있는 클래스의 인스턴스를 생성

이후 생성된 인스턴스를 통해 메서드를 호출할 수 있다.

 

간다예시

Player player = new Player();  // Player 클래스의 인스턴스 생성
player.Attack();  // Attack 메서드 호출

 

생성자와 소멸자

클래스는 생성자와 소멸자라는 특별한 종류의 메서드를 가질 수 있다.

생성자는 클래스의 인스턴스를 생성할 때 호출되는 메서드이며,

소멸자는 클래스의 인스턴스가 메모리에서 해제될 때 호출되는 메서드

 

1) 생성자 (Constructor)

생성자는 객체가 생성될 때 호출되는 특별한 메서드

클래스의 인스턴스(객체)를 초기화하고, 필요한 초기값을 설정하는 역할을 수행

생성자는 클래스와 동일한 이름을 가지며, 반환 타입이 없다.

객체를 생성할 때 new 키워드와 함께 호출

 

특징

객체를 초기화하는 과정에서 필요한 작업을 수행할 수 있다.

생성자는 여러 개 정의할 수 있으며, 매개변수의 개수와 타입에 따라 다른 생성자를 호출할 수 있습니다.

이를 생성자 오버로딩이라고 함

기본적으로 매개변수가 없는 디폴트 생성자가 클래스에 자동으로 생성되지만,

사용자가 직접 정의한 생성자가 있는 경우 디폴트 생성자가 자동으로 생성되지 않는다.

 

간단예시

class Person
{
    private string name;
    private int age;

    public void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}");
    }
}



Person person1 = new Person();

 

2) 소멸자 (Destructor)

소멸자는 객체가 소멸되는 시점에서 자동으로 호출되는 특별한 메서드

객체의 사용이 종료되고 메모리에서 해제될 때 자동으로 호출되어 필요한 정리 작업을 수행

클래스와 동일한 이름을 가지며, 이름 앞에 ~ 기호를 붙여 표현

소멸자는 반환 타입이 없고 매개변수를 가질 수 없다.

C#에서는 가비지 컬렉터(Garbage Collector)에 의해 관리되는 메모리 해제를 담당하므로,

명시적으로 소멸자를 호출하는 것은 일반적으로 권장되지 않는다.

 

특징

1) 자원 해제: 파일 핸들, 네트워크 연결, 데이터베이스 연결 등의 외부 리소스를 사용한 경우,

소멸자를 통해 해당 리소스를 해제할 수 있다.

2) 메모리 해제: 객체가 사용한 메모리를 해제하고 관련된 자원을 정리할 수 있다.

3) 로깅 및 디버깅: 객체가 소멸되는 시점에 로깅 작업을 수행하거나 디버깅 정보를 기록할 수 있다.

 

간단예시

class Person
{
    private string name;

    public Person(string newName)
    {
        name = newName;
        Console.WriteLine("Person 객체 생성");
    }

    ~Person()
    {
        Console.WriteLine("Person 객체 소멸");
    }
}

 

프로퍼티 (Property)

프로퍼티는 클래스 멤버로서, 객체의 필드 값을 읽거나 설정하는데 사용되는 접근자(Accessor) 메서드의 조합

객체의 필드에 직접 접근하지 않고, 간접적으로 값을 설정하거나 읽을 수 있도록 함

필드에 대한 접근 제어와 데이터 유효성 검사 등을 수행

프로퍼티는 필드와 마찬가지로 객체의 상태를 나타내는 데이터 역할을 하지만,

외부에서 접근할 때 추가적인 로직을 수행할 수 있다.

 

1) 프로퍼티 구문

프로퍼티는 get과 set 접근자를 사용하여 값을 읽고 설정하는 동작을 정의

get 접근자는 프로퍼티의 값을 반환하고, set 접근자는 프로퍼티의 값을 설정

필요에 따라 get 또는 set 접근자 중 하나를 생략하여 읽기 전용 또는 쓰기 전용 프로퍼티를 정의

 

간단예시

[접근 제한자] [데이터 타입] 프로퍼티명
{
    get
    {
        // 필드를 반환하거나 다른 로직 수행
    }
    set
    {
        // 필드에 값을 설정하거나 다른 로직 수행
    }
}

 

2) 프로퍼티 사용 예시

Player 클래스의 이름과 레벨을 나타내는 name과 level 필드를 캡슐화한 프로퍼티의 예시

 

class Person
{
    private string name;
    private int age;

    public string Name
    {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }

    public int Age
    {
        get { return age; }
        set { age = value; }
    }
}

Person person = new Person();
person.Name = "John";   // Name 프로퍼티에 값 설정
person.Age = 25;        // Age 프로퍼티에 값 설정

Console.WriteLine($"Name: {person.Name}, Age: {person.Age}");  // Name과 Age 프로

 

3) 프로퍼티 접근 제한자 적용 & 유효성 검사 예제

class Person
{
    private string name;
    private int age;

    public string Name
    {
        get { return name; }
        private set { name = value; }
    }

    public int Age
    {
        get { return age; }
        set
        {
            if (value >= 0)
                age = value;
        }
    }
}

Person person = new Person();
person.Name = "John";     // 컴파일 오류: Name 프로퍼티의 set 접근자는 private입니다.
person.Age = -10;         // 유효성 검사에 의해 나이 값이 설정되지 않습니다.

Console.WriteLine($"Name: {person.Name}, Age: {person.Age}");  // Name과 Age 프로퍼티에 접근하여 값을 출력합니다.

 

4) 자동 프로퍼티 (Auto Property)

자동 프로퍼티는 프로퍼티를 간단하게 정의하고 사용할 수 있는 편리한 기능

필드의 선언과 접근자 메서드의 구현을 컴파일러가 자동으로 처리하여 개발자가 간단한 구문으로 프로퍼티를 정의

 

간단예시

[접근 제한자] [데이터 타입] 프로퍼티명 { get; set; }

 

간단예시2

class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

Person person = new Person();
person.Name = "John";     // 값을 설정
person.Age = 25;          // 값을 설정

Console.WriteLine($"Name: {person.Name}, Age: {person.Age}");  // 값을 읽어 출력

 

상속

1. 상속의 개념

상속은 기존의 클래스(부모 클래스 또는 상위 클래스)를 확장하거나 재사용하여 새로운 클래스(자식 클래스 또는 하위 클래스)를 생성

자식 클래스는 부모 클래스의 멤버(필드, 메서드, 프로퍼티 등)를 상속받아 사용할 수 있다.

상속을 통해 부모 클래스의 기능을 확장하거나 수정하여 새로운 클래스를 정의할 수 있다.

 

2. 상속의 장점

코드의 재사용성 : 상속을 통해 기존 클래스의 코드를 재사용할 수 있으므로, 반복적인 코드 작성을 줄일 수 있다.

계층 구조의 표현 : 클래스 간의 계층 구조를 표현하여 코드의 구조를 명확하게 표현할 수 있다.

유지보수성의 향상: 상속을 통해 기존 클래스의 수정이 필요한 경우, 해당 클래스만 수정하면 됩니다.

이로써 코드의 유지보수성이 향상

 

3. 상속의 종류

단일 상속 : 하나의 자식 클래스가 하나의 부모 클래스만 상속받는 것을 말합니다. C#에서는 단일 상속만을 지원

인터페이스 상속: 클래스가 인터페이스를 상속받는 것을 말합니다.

인터페이스는 다중 상속을 지원하며, 클래스는 하나의 클래스와 여러 개의 인터페이스를 동시에 상속받을 수 있다.

 

4. 접근 제한자와 상속

상속 관계에서 멤버의 접근 제한자는 중요한 역할, 

부모 클래스의 멤버의 접근 제한자에 따라 자식 클래스에서 해당 멤버에 접근할 수 있는 범위가 결정

접근 제한자를 통해 상속된 멤버의 가시성을 조절하여 캡슐화와 정보 은닉을 구현할 수 있다.

 

간단예시

// 부모 클래스
public class Animal
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public void Eat()
    {
        Console.WriteLine("Animal is eating.");
    }

    public void Sleep()
    {
        Console.WriteLine("Animal is sleeping.");
    }
}

// 자식 클래스
public class Dog : Animal
{
    public void Bark()
    {
        Console.WriteLine("Dog is bark.");
    }
}

public class Cat : Animal
{
    public void Sleep()
    {
        Console.WriteLine("Cat is sleeping.");
    }

    public void Meow()
    {
        Console.WriteLine("Cat is meow.");
    }
}

// 사용 예시
Dog dog = new Dog();
dog.Name = "Bobby";
dog.Age = 3;

dog.Eat();      // Animal is eating.
dog.Sleep();    // Animal is sleeping.
dog.Bark();     // Dog is barking

Cat cat = new Cat();
cat.Name = "KKami";
cat.Age = 10;

cat.Eat();
cat.Sleep();
cat.Meow();

 

 

다형성

같은 타입이지만 다양한 동작을 수행할 수 있는 능력

 

1) 가상(Virtual) 메서드

가상 메서드는 기본적으로 부모 클래스에서 정의되고 자식 클래스에서 재정의할 수 있는 메서드

가상 메서드는 virtual 키워드를 사용하여 선언되며, 자식 클래스에서 필요에 따라 재정의될 수 있다.

이를 통해 자식 클래스에서 부모 클래스의 메서드를 변경하거나 확장할 수 있다.

 

간단예시

public class Unit
{
    public virtual void Move()
    {
        Console.WriteLine("두발로 걷기");
    }

    public void Attack()
    {
        Console.WriteLine("Unit 공격");
    }
}

public class Marine : Unit
{

}

public class Zergling : Unit
{
    public override void Move()
    {
        Console.WriteLine("네발로 걷기");
    }
}

 

2) 추상(Abstract) 클래스와 메서드

추상 클래스는 직접적으로 인스턴스를 생성할 수 없는 클래스

주로 상속을 위한 베이스 클래스로 사용

추상 클래스는 abstract 키워드를 사용하여 선언되며, 추상 메서드를 포함할 수 있다.

상 메서드는 구현부가 없는 메서드로, 자식 클래스에서 반드시 구현

 

간단예시

abstract class Shape
{
    public abstract void Draw();
}

class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a circle");
    }
}

class Square : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a square");
    }
}

class Triangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a triangle");
    }
}

List<Shape> list = new List<Shape>();
list.Add(new Circle());
list.Add(new Square());
list.Add(new Triangle());

foreach (Shape shape in list )
{
    shape.Draw();
}

 

3) 오버라이딩 과 오버로딩

1. 오버라이딩(Overriding)

부모 클래스에서 이미 정의된 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 것을 의미

이는 상속 관계에 있는 클래스 간에 발생하며, 메서드의 이름, 매개변수 및 반환타입이 동일해야 함

오버라이딩을 통해 자식 클래스는 부모 클래스의 메서드를 재정의하여 자신에게 맞는 동작을 구현할 수 있다.

 

간단예시

public class Shape
{
    public virtual void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a shape.");
    }
}

public class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a circle.");
    }
}

public class Rectangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a rectangle.");
    }
}

Shape shape1 = new Circle();
Shape shape2 = new Rectangle();

shape1.Draw();  // Drawing a circle.
shape2.Draw();  // Drawing a rectangle.

 

2. 오버로딩(Overloading)

동일한 메서드 이름을 가지고 있지만, 매개변수의 개수, 타입 또는 순서가 다른 여러 개의 메서드를 정의하는 것을 의미

오버로딩을 통해 동일한 이름을 가진 메서드를 다양한 매개변수 조합으로 호출할 수 있다.

 

간단예시

public class Calculator
{
    public int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

    public int Add(int a, int b, int c)
    {
        return a + b + c;
    }
}

Calculator calc = new Calculator();
int result1 = calc.Add(2, 3);         // 5
int result2 = calc.Add(2, 3, 4);      // 9