💡해당 게시글은 방송통신대학교 이병래 교수님의 'C++ 프로그래밍' 강의를 개인 공부 목적으로 메모하였습니다.

학습 개요

추상 클래스와 다중 상속에 대하여 학습함
클래스를 선언할 때 그 클래스의 객체를 직접 만들기 위한 것이 아니라, 파생 클래스에 상속할 공통인 속성이나 메소드를 담고 있게 할 수 있음
특히 파생 클래스에서 반드시 가지고 있어야 할 메소드에 대해 구현 부분이 없이 선언만을 포함하도록 선언한 클래스를 추상 클래스라고 함
이를 통해 이 클래스의 파생 클래스라면 공통적으로 갖추게 되는 행위를 지정할 수 있어 파생 클래스의 표준화하는 효과를 얻을 수 있음
다중 상속은 여러 개의 클래스로부터 상속을 받을 수 있게 하는 기법임
그 결과 트리 형태의 클래스 계층이 아닌 그래프 형태의 클래스 계층이 만들어질 수 있음
다중 상속을 활용하면서, 이 과정에서 발생할 수 있는 중복 상속의 문제를 해결하기 위한 방법에 대하여 학습함

학습 목표

추상 클래스의 목적을 설명할 수 있음
순수 가상 함수를 통해 추상 클래스를 선언할 수 있음
추상 클래스에서 파생 된 상세 클래스를 선언할 수 있음
2개 이상의 기초 클래스로부터 상속을 받는 파생 클래스를 선언할 수 있음
다중 상속 결과 발생할 수 있는 기초 클래스 멤버의 중복 상속을 방지할 수 있음

주요 용어

추상 클래스(abstract class)
- 유사한 성격을 갖는 클래스들의 공통적 요소들을 뽑아서 만든 클래스로, 일부 메소드의 구체적 구현이 없어 직접적인 사례가 존재하지 않는 클래스
상세 클래스(concrete class)
- 클래스의 모든 요소가 구체적으로 구현되어 직접적인 사례가 존재하는 클래스
순수 가상 함수 (pure virtual function)
- 행위의 구현 부분이 없이 선언 된 가상 함수
다중 상속(multiple inheritance)
- 2개 이상의 기초 클래스로부터 상속을 받는 것
공통 기초 클래스
- 다중 상속 과정에서 동시에 상속 받은 2개 이상의 부모 클래스가 공통적으로 상속을 받은 기초 클래스

강의록

추상 클래스

추상 클래스와 상세 클래스

추상 클래스

추상 클래스
- 유사한 성격을 갖는 클래스들의 공통적 요소를 뽑아서 만든 클래스로, 일부 메서드의 구체적 구현이 없어 직접적인 사례가 존재하지 않는 클래스
- 추상 클래스로 객체를 직접 정의할 수 없음
  - 추상 클래스는 그 자체로 사용되는 것이 아니라 파생 클래스를 통해 구현되어 사용됨
- 사용 목적
  - 특정 그룹에 속하는 클래스들(추상 클래스의 파생 클래스들)이 반드시 가지고 있어야 할 행위를 지정함으로써 필요한 행위를 정의하는 것을 누락하지 않도록 함
- ex) 도형 클래스
  - 도형에 속하는 클래스(삼각형, 원 등)의 객체는 draw및 move등의 메서드가 정의되어 있어야 함을 지정함
  - 도형 클래스 자체는 draw및 move등의 메서드를 정의할 수 없어 객체를 만들 수 없음
상세 클래스
- 클래스의 모든 요소가 구체적으로 구현되어 직접적인 사례가 존재하는 클래스
- 상속 클래스는 객체를 정의할 수 있음
- ex) 삼각형 및 원 클래스
  - 추상 클래스인 ‘도형’에서 구현되지 않은 상태로 상속 받은 draw, move등을 구체적으로 정의할 수 있음
    - 삼각형이나 원 클래스의 객체를 정의할 수 있음

멤버 함수 중 순수 가상 함수가 포함된 클래스를 선언

순수 가상 함수
- 구현 부분이 없는 가상 함수

순수 가상 함수의 선언

  
  virtual RetType functionName(fParameterList) = 0;

  
  class AClass { // 추상 클래스
  public:
    virtual void vf() const = 0; // 순수 가상 함수
    void f1() const
    { cout << "Abstract" << endl; }
  };

  
  AClass objA; // Error - 추상 클래스의 객체 정의 불가

상세 클래스의 선언

순수 가상 함수를 포함하지 않는 클래스를 선언

상속 받은 순수 가상 함수가 있다면 반드시 재 정의 해야 함

  
  class AClass { // 추상 클래스
  public:
    virtual void vf() const = 0; // 순수 가상 함수
        
  };
        
  class CClass : public AClass { // 상세 클래스
  public:
    void vf() const { cout << "순수 가상 함수 구현" << endl; }
    void f2() const
      { cout << "Concrete" << endl; }
  };

  
  CClass objC; // OK - CClass는 상속 클래스

예제: 추상 클래스의 활용

도형 클래스
- 2차원 도형에 해당하는 원을 나타내는 클래스와 삼각형을 나타내는 클래스를 선언하고자 한다.
- 이 클래스들은 모두 공통적으로 도형이므로 도형을 그리기 위한 선의 색과 도형 내부를 채워 칠하기 위한 색을 속성으로 가지고 있어야 하며, 이러한 속성을 이용하여 그리는 방법을 설명할 수 있어야 한다.
- 또한 그래픽 객체를 (dx, dy)만큼 이동할 수 있으며, 2차원 좌표 원점을 기준으로 확대/축소하는 크기 조정을 할 수 있다.
- 프로그램은 현재 속성이라는 객체가 있다.
- 속성 객체는 선의 색과 내부 영역을 칠하기 위한 색을 표현하며, 그 값을 설정하거나 얻어낼 수 있다.
- 도형 객체를 만들면 현재 속성에 따라 만들어진다.
- 또한 도형 객체의 선 색 및 채우기 색을 변경할 수 있다.

예제: 추상 클래스의 활용 - GrAttrib 클래스

그래픽 속성 클래스 GrAttrib의 메서드 및 속성

메서드	비고
`GrAttrib()`	생성자
`void setLineColor(const string&)`	지정 된 색으로 선 색 지정
`void setFillColor(const string&)`	지정 된 색으로 내부 영역 색 지정
`string getLineColor()`	선 색 반환
`string getFillColor()`	내부 영역 색 반환

속성	비고
`string lineColor`	선 색 속성
`string fillColor`	내부 영역 색 속성

예제: 추상 클래스의 활용 - GrAttrib.h

  
class GrAttrib { // 그래픽 속성 클래스
  string lineColor; // 선 색 속성
  string fillColor; // 내부 영역 색 속성
public:
  // 그래픽 속성 객체 생성자
  GrAttrib() : lineColor("검정색"), fillColor("흰색") {} // 기본 값 lineColor 검정색 fillColor 흰색
  GrAttrib(const string& lc, const string& fc) : lineColor(lc), fillColor(fc) {} // 매개변수로 선 색상, 내부 색상 받아서 그 값으로 초기화

  // 속성 지정 멤버 함수
  void setLineColor(const string& lc) { // 선 색상 지정
    lineColor = lc;
  }
  void setFillColor(const string& fc) { // 내부 색상 지정
    fillColor = fc;
  }

  // 속성 값을 얻는 멤버 함수
  string getLineColor() const {
    return lineColor;
  }
  string getFillColor() const {
    return fillColor;
  }
};

extern GrAttrib curAttrib; // 현재 속성을 나타내는 전역 객체

예제: 추상 클래스의 활용 - Figure 클래스

도형 클래스 Figure의 메서드 및 속성

메서드	비고
`Figure()`	생성자, 현재 속성에 따라 도형을 생성
`void setLineColor(const string&)`	지정된 색으로 선 색 지정
`void setFillColor(const string&)`	지정된 색으로 내부 영역 색 지정
`void move(double dx, double dy)`	도형을 (dx, dy)만큼 이동
`void scale(double s)`	도형을 원점 기준으로 s배 크기 조정
`void draw()`	도형을 그림

속성	비고
`GrAttrib attrib`	도형의 그래픽 속성

  
  class Figure {
  protected:
    GrAttrib attrib; // 그래픽 속성
  public:
    // 현재 그래픽 속성에 따라 도형 객체 생성
    Figure() : attrib(curAttrib) {}
    
    // 선 색 속성 지정
    void setLineColor(const string& c) {
      attrib.setLineColor(c);
    }
    
    // 내부 영역의 색 지정
    void setFillColor(const string& c) {
      attrib.setFillColor(c);
    }
    
    // 도형의 이동, 원점 기준 크기 조정, 그리기 멤버 함수 (순수 가상 함수)
    virtual void move(double dx, double dy) = 0;
    virtual void scale(double s) = 0;
    virtual void draw() const = 0;
  };

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle 클래스

원 클래스 Circle의 메서드 및 속성

메서드	비고
`Circle(double x, double y, double r)`	생성자
`void move(double dx, double dy)`	원을 (dx, dy)만큼 이동
`void scale(double s)`	원을 원점 기준으로 s배 크기 조정
`void draw()`	원을 그림

속성	비고
`double cx, cy`	원의 중심 좌표
`double radius`	원의 반경

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle.h

  
class Circle : public Figure {
  double cx, cy; // 원의 중심 좌표
  double radius; // 원의 반경
public:
  // 현재의 그래픽 속성에 따라 원 객체 생성
  // (x, y) : 중심좌표
  // r : 반경
  Circle(double x, double y, double r)
  : cx(x), cy(y), radius(r) {}

  // 원의 이동, 원점 기준 크기 조정, 그리기 멤버 함수
  void move(double dx, double dy);
  void scale(double s);
  void draw() const;
};

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle.cpp

  
#include "Circle.h"

// 원의 중심좌표를 (dx, dy)만큼 이동
void Circle::move(double dx, double dy) {
  cx += dx;
  cy += dy;
}

// 원점 기준으로 s배 크기 조정
void Circle::scale(double s) {
  cx *= s;
  cy *= s;
  radius *= s;
}

// 원을 그리는 방법 출력
void Circle::draw() const {
  cout << "원 그리기" << endl;
  cout << "(" << cx << ", " << cy << ")로부터 "; // 중심좌표 출력
  cout << "radius " << radius << "만큼 떨어진 모든 점들을 "; // 반지름 출력
  cout << attrib.getLineColor() << "으로 그리고" << endl; // 선 색상 출력
  cout << "내부를 " << attrib.getFillColor(); // 내부 색상 출력
  cout << "으로 채운다." << endl;
}

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle 클래스

삼각형 클래스 Triangle 메서드 및 속성

메서드	비고
`Triangle(double v[3][2])`	생성자
`void move(double dx, double dy)`	삼각형을 (dx, dy)만큼 이동
`void scale(double s)`	삼각형을 원점 기준으로 s배 크기 조정
`void draw()`	삼각형을 그림

속성	비고
`double x1, y1`	삼각형의 꼭짓점 좌표
`double x2, y2`	삼각형의 꼭짓점 좌표
`double x3, y3`	삼각형의 꼭짓점 좌표

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle.h

  
class Triangle : public Figure {
  // 삼각형의 세 꼭짓점 좌표 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)
  double x1, y1, x2, y2, x3, y3;
public:
  // 현재의 그래픽 속성에 따라 삼각형 객체 생성
  // v : 세 개의 꼭짓점 좌표 배열
  Triangle(const double v[3][2]);

  // 삼각형의 이동, 원점 기준 크기 조정, 그리기 멤버 함수
  void move(double dx, double dy);
  void scale(double s);
  void draw() const;
};

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle.cpp

  
#include "Triangle.h"

// 생성자: 세 꼭짓점 좌표를 초기화
Triangle::Triangle(const double v[3][2]) {
  x1 = v[0][0]; y1 = v[0][1];
  x2 = v[1][0]; y2 = v[1][1];
  x3 = v[2][0]; y3 = v[2][1];
}

// 세 꼭짓점 좌표를 (dx, dy)만큼 이동
void Triangle::move(double dx, double dy) {
  x1 += dx; y1 += dy;
  x2 += dx; y2 += dy;
  x3 += dx; y3 += dy;
}

// 세 꼭짓점 좌표를 s배 만큼 조정
void Triangle::scale(double s) {
  x1 *= s; y1 *= s;
  x2 *= s; y2 *= s;
  x3 *= s; y3 *= s;
}

// 삼각형을 그리는 방법 출력
void Triangle::draw() const {
  cout << "삼각형 그리기" << endl;
  cout << "(" << x1 << ", " << y1 << "), ";
  cout << "(" << x2 << ", " << y2 << "), ";
  cout << "(" << x3 << ", " << y3 << ")의 좌표를 잇는 선분을 ";
  cout << attrib.getLineColor() << "으로 그리고" << endl;
  cout << "내부를 " << attrib.getFillColor();
  cout << "으로 채운다." << endl;
}

예제: 추상 클래스의 활용 - FigMain.cpp

  
#include <iostream>
#include <string>
#include "GrAttrib.h"
#include "Figure.h"
#include "Circle.h"
#include "Triangle.h"
using namespace std;

// 현재의 그래픽 속성
GrAttrib curAttrib("검정색", "흰색");

void drawFigs(const Figure * const figs[], int n)
{
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    figs[i]->draw(); // 각 도형의 draw() 실행
  }
  cout << endl;
}

int main()
{
  Figure *figs[2];
  figs[0] = new Circle(0, 20, 10); // 중심(0,20), 반지름 10인 원 생성
  double v[3][2] = { {0, 0}, {20, 0}, {10, 15} }; // 삼각형 꼭짓점 배열

  curAttrib.setLineColor("빨강");
  curAttrib.setFillColor("노랑");
  figs[1] = new Triangle(v);

  drawFigs(figs, 2); // 모든 도형 그리기 방법 출력

  figs[0]->scale(2); // 첫번쨰 원의 크기 조정
  figs[1]->move(5, 10); // 두번째 삼각형의 이동
  drawFigs(figs, 2); // 모든 도형 그리기 방법 출력

  return 0;
}

다중 상속

다중 상속의 개념

다중 상속(multiple inheritance)
- 2개 이상의 기초 클래스로부터 상속을 받는 것

다중 상속의 예 - MIStudent.h

  
#ifndef MISTUDENT_H_INCLUDED
#define MISTUDENT_H_INCLUDED
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student {
  string school; // 학교 이름 저장 변수
public:
  Student(const string& s) : school(s) {} // 생성자에서 학교명 초기화
  void printSchool() const { cout << school << endl; } // 학교명 출력 함수

};

#endif // MISTUDENT_H_INCLUDED

다중 상속의 예 - MIEmployee.h

  
#ifndef MIEMPLOYEE_H_INCLUDED
#define MIEMPLOYEE_H_INCLUDED
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Employee {
  string company; // 회사 이름 저장 변수
public:
  Employee(const string& c) : company(c) {} // 생성자에서 회사명 초기화
  void printCompany() const { cout << company << endl; } // 회사명 출력 함수
};

#endif // MIEMPLOYEE_H_INCLUDED

다중 상속의 예 - MIParttime.h

  
#ifndef MIPARTTIME_H_INCLUDED
#define MIPARTTIME_H_INCLUDED
#include <string>
#include "MIStudent.h"
#include "MIEmployee.h"
using namespace std;

// Student와 Employee를 모두 상속받음
class Parttime : public Student, public Employee {
public:
  Parttime(const string& s, const string& c)  // 생성자: 학교명, 회사명 전달
  : Student(s), Employee(c) {} // 부모 클래스 생성자 호출
};

#endif // MIPARTTIME_H_INCLUDED

다중 상속의 예 - MIMain.cpp

  
#include "MIParttime.h"

int main()
{
  Parttime chulsoo("ABC Univ.", "DEF Co."); // 학교, 회사 이름으로 객체 생성
  chulsoo.printSchool(); // Student의 멤버 함수 호출
  chulsoo.printCompany(); // Employee의 멤버 함수 호출

  return 0;
}

다중 상속에서 모호성의 해결

2개 이상의 기초 클래스로부터 동일한 이름의 멤버를 상속 받은 경우

다중 상속에서 공통 기초 클래스의 중복 상속

가상 기초 클래스 - VBPerson.h

  
#ifndef VBPERSON_H_INCLUDED
#define VBPERSON_H_INCLUDED
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Person {
  string name;
public:
  Person(const string &n) : name(n) {}
  virtual ~Person() {} // 가상 소멸자(상속 대비)
  virtual void print() const { cout << name; }  // 이름 출력함수(가상 함수)
};

#endif // VBPERSON_H_INCLUDED

가상 기초 클래스 - VBStudent.h

  
#include "VBPerson.h"
using namespace std;

// virtual 이용해 Person을 가상 기초 클래스로 상속
class Student : virtual public Person {
  string school;
public:
  Student(const string& n, const string& s) // 생성자: 이름, 학교명 전달
  : Person(n), school(s) {}
  void print() const { // print 함수 오버라이드
    Person::print(); // 이름 출력(부모 함수 호출)
    cout << " goes to " << school << endl;
  }
};

가상 기초 클래스 - VBEmployee.h

  
#include "VBPerson.h"
using namespace std;

// virtual 이용해 Person을 가상 기초 클래스로 상속
class Employee : virtual public Person {
  string company;
public:
  Employee(const string& n, const string& c)
  : Person(n), company(c) {}
  void print() const {
    Person::print();
    cout << " is employed by " << company << endl;
  }
};

VBParttime.h

  
#include "VBStudent.h"
#include "VBEmployee.h"

// Student와 Employee를 상속
class Parttime : public Student, public Employee {
public:
  // Person의 생성자를 명시적으로 호출함
  Parttime(const string& n, const string& s, const string& c)
  : Person(n), Student(n, s), Employee(n, c) {} // Person(n)에서만 Person 생성자 호출이 가능
  void print() const {
    Student::print();
    Employee::print();
  }
};

가상 기초 클래스 - VBMain.cpp

  
#include "VBParttime.h"

int main()
{
  Parttime chulsoo("Chulsoo", "ABC Univ.", "DEF Co.");
  chulsoo.print();
  return 0;
}

// Chulsoo goes to ABC Univ. Chulsoo is employed by DEF Co.

연습 문제

추상 클래스와 상세 클래스에 대한 위 지문의 문장 중 올바른 것을 모두 나열한 것은?

 ㈀ 추상 클래스의 객체를 직접 정의할 수 있다.
 ㈁ 순수 가상함수를 포함하고 있는 클래스는 추상 클래스이다
 ㈂ 상세 클래스는 객체를 직접 정의할 수 있다.
 ㈃ 추상 클래스의 파생 클래스 선언문 내에 순수 가상함수가 포함되어 있지 않다면 그 파생 클래스는 상세 클래스이다.

a. ㈁ 순수 가상 함수를 포함하고 있는 클래스는 추상 클래스이다. ㈂ 상세 클래스는 객체를 직접 정의할 수 있다.

㈀ 추상 클래스는 일부 메소드의 구체적 구현이 없어(순수 가상 함수) 객체를 만들 수 없음
㈃ 파생 클래스 내에서 순수 가상 함수를 선언하지 않은 것만으로 상세 클래스가 되는 것은 아니고, 기초 클래스에서 상속 받은 모든 순수 가상 함수를 재 정의함으로써, 상속 받은 멤버를 포함한 모든 멤버 함수 중 순수 가상 함수가 없어야 상세 클래스가 됨

위 지문의 클래스가 추상 클래스가 되게 하려고 한다. ㈀에 넣을 멤버 함수 선언문으로 올바른 것은?
1 2 3 4 5 6 class Figure { int lineColor; public: void setLineColor(int c) { lineColor = c; } // _______㈀_______ };
a. virtual void draw( ) = 0;
- 키워드 virtual을 사용하여 가상 함수임을 알리고, = 0을 사용하여 순수 가상 함수임을 알림

위 지문은 다중 상속의 예이다. 이 경우 A가 두 번 중복 상속 되는 것을 방지하기 위해 ㈀에 넣을 키워드는?

  
 class A { 
   // 클래스 선언 부분 생략
 };
    
 class B : // _______㈀_______ public A {
   // 클래스 선언 부분 생략
 };
    
 class C :// _______㈀_______ public A {
   // 클래스 선언 부분 생략
 };
    
 class D : public B, public C {
   // 클래스 선언 부분 생략
 };

a. virtual

가상 기초 클래스로 상속을 받도록 하기 위해 virtual이라는 키워드를 사용함

정리 하기

추상 클래스는 그 클래스에서는 구체적으로 정의할 수는 없으나 파생 클래스에서 구체적으로 정의해야 하도록 강제하는 순수 가상 함수를 포함함
추상 클래스는 객체를 직접 정의할 수 없음
추상 클래스의 순수 가상 함수를 모두 재 정의한 파생 클래스는 상세 클래스임
다중 상속이란 2개 이상의 기초 클래스로부터 상속을 받는 것임
다중 상속의 결과 공통 기초 클래스가 발생할 경우 가상 기초 클래스로 상속 받아 중복 상속을 방지함

[C++ 프로그래밍] 12강 - 상속

학습 개요

학습 목표

주요 용어

강의록

추상 클래스

추상 클래스와 상세 클래스

추상 클래스

상세 클래스의 선언

예제: 추상 클래스의 활용

예제: 추상 클래스의 활용 - GrAttrib 클래스

예제: 추상 클래스의 활용 - GrAttrib.h

예제: 추상 클래스의 활용 - Figure 클래스

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle 클래스

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle.h

예제: 추상 클래스의 활용 - Circle.cpp

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle 클래스

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle.h

예제: 추상 클래스의 활용 - Triangle.cpp

예제: 추상 클래스의 활용 - FigMain.cpp

다중 상속

다중 상속의 개념

다중 상속의 예 - MIStudent.h

다중 상속의 예 - MIEmployee.h

다중 상속의 예 - MIParttime.h

다중 상속의 예 - MIMain.cpp

다중 상속에서 모호성의 해결

다중 상속에서 공통 기초 클래스의 중복 상속

가상 기초 클래스 - VBPerson.h

가상 기초 클래스 - VBStudent.h

가상 기초 클래스 - VBEmployee.h

VBParttime.h

가상 기초 클래스 - VBMain.cpp

연습 문제

정리 하기

Further Reading

[C++ 프로그래밍] 6강 - 클래스와 객체

[C++ 프로그래밍] 7강 - 클래스와 객체

[C++ 프로그래밍] 8강 - 연산자 다중 정의