3. 가상 함수 Virtual Function _ C++ / Dynamic Polymorphism

 

Virtual Function 가상 함수
: C++ 에서 가상 함수는 파생 클래스에서 재정의할 것으로 기대되는 멤버 함수를 의미한다.
이러한 가상 함수는 자신을 호출하는 객체의 동적 타입에 따라 실제 호출할 함수가 결정된다.

*Base 클래스에서 virtual 키워드를 사용해 가상 함수를 선언하면,
파생 클래스에서 재정의된 멤버 함수도 자동으로 가상 함수가 된다.

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내용 정리

1) 모든 상속의 관계에서는 베이스 클래스의 컨스트럭터가 가장 먼저 실행되고,
베이스 클래스의 디스트럭터가 가장 마지막에 실행되어야 한다.

2) Base class의 Destructor는 무조건 virtual public, 또는 protected로 선언되어야 한다.

3)  C++ 에서 다이나믹 폴리모피즘을 만드는 방법은, 
클래스 간에 상속을 정의해 준 후에 virtual 키워드를 통해서 다이나믹 함수를 만들어 주는 것이다

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예제1)

호출 순서에 주의해서 살펴볼 것

베이스클래스 Animal 클래스를 만들고, Animal 클래스를 상속받는 Cat 클래스를 만든 후에
상속받은 Cat 오브젝트를 main함수에서 생성해보면,
(1) Base 클래스의 컨스트럭터,
(2) 그 후에 고양이 클래스의 컨스트럭터와 디스트럭터,
(3) 마지막으로 Base 클래스의 디스트럭터가 실행된 것을 확인할 수 있다.

모든 상속의 관계에서는 베이스 클래스의 컨스트럭터가 가장 먼저 실행되고,
베이스 클래스의 디스트럭터가 가장 마지막에 실행되어야 한다.

예제2)

메인함수 부분만 바꿨다

: 힙 메모리에 Animal object를 만든 후 실행해보면
마찬가지로 animal Constructor 와 animal Destructor가 실행이 되는 것을 확인할 수 있다.

Cat object 또한 힙 위에 올려서 실행해보면, 
마찬가지로 베이스 클래스의 컨스트럭터가 가장 먼저 실행되고
베이스 클래스의 디스트럭터가 가장 마지막에 실행되는 것을 확인할 수 있다.

상속을 사용하는 이유 중 하나가 Dynamic Polymorphism 다이너믹 폴리모피즘인데,
다음의 코드는 베이스 클래스의 형태를 갖는 포인터에 파생 클래스를 생성했다는 의미이다. 

Base 클래스(Animal)의 형태를 갖는 Derived 클래스를 생성했다.

: 결국 힙 위에 고양이 오브젝트를 생성한 것이다.
그런데,
빌드 후 실행해보면 Base 클래스의 constructor, Cat 클래스의 constructor가 실행되었는데
고양이 클래스의 Destructor가 실행되지 않았다. 

-> 이를 해결해 주기 위해서는 베이스 클래스의 Destructor를 살짝 바꿔줄 필요가 있다. 

상속을 사용하는데 있어
Base class의 Destructor는 무조건 virtual public, 또는 protected로 선언되어야 한다.
-디스트럭터가 protected로 선언되면 Base클래스를 object로 만들지 않겠다는 의미이기 때문에,
그런 특성이 정말 필요할 때만 사용한다.

거의 모든 경우에는 Base 클래스의 Destructor를 virtual public으로 선언한다.  

virtual 을 Base Class Destructor에 붙여주고 실행하면 문제 없이 Cat의 Destructor가 호출된다.

예제3) Dynamic Polymorphism

*상속을 받은 virtual 함수에는 앞에 virtual을 붙여주는 방법,
override를 뒤에 붙여주는 방법, final 키워드를 붙여주는 방법이 있는데,
일반적으로는 상속받은 함수를 재정의 할 때 override를 붙여주는 방법을 사용한다.

1을 써주게 되면 moew~, 
1이 아니라면 Animal 이 출력된다.

지금까지 object를 생성할 때 어떤 object를 생성할 지 컴파일시간에 결정했다면,
이와 같이 상속과 virtual 키워드를 통해서 프로그램 런타임 과정 중에 어떤 object를 생성할지 결정할 수 있다는 것.
이를 dynamic 또는 runtime polymorphism이라고 한다.  

예제3-1)

Animal을 상속받은 Dog 클래스를 만든 후에 "왈!" 짖게 만들고,
메인 함수에서는 Animal의 포인터를 저장하는 5개의 array를 만들어 보자.
(#include <array> 잊지 않고 해주기)

ranged base for loop를 사용했고,
그 값이 1이라면 고양이, 1이 아니라면 강아지를 생성하도록 만든 것이다.

다이나믹하게 고양이와 강아지를 생성해 준 것.

즉, C++ 이런 다이나믹 폴리모피즘을 만드는 방법은, 
클래스 간에 상속을 정의해 준 후에 virtual 키워드를 통해서 다이나믹 함수를 만들어 주는 것이다.