C++ Various overloading.

C++ Various overloading.

1.C++ Friend keyword

friend Complex operator+(const Complex& a, const Complex& b); 

Complex operator+(const Complex& a, const Complex& b); 함수는 이제 Complex 의 friend 가 된다. 즉 Complex 클래스의 입장에서는 자신의 새로운 친구인 operator+ 에게 마음의 문을 열고 모든 정보에 접근할 수 있도록 허가하는 것이다. private 냐 public 이냐에 관계 없이 Complex operator+(const Complex& a, const Complex& b); 함수는 어떤 Complex 객체라도 그 내부 정보에 접근할 수 있다.

Complex operator+(const Complex& a, const Complex& b)
{
	Complex temp(a.real + b.real, a.img + b.img);
	return temp;
}

operator+ 함수는 Complex 클래스의 멤버 변수인양, 객체들의 정보에 접근할 수 있게 된다. real 변수는 private 이지만, a.real 을 해도 무방하다. 이렇게 된다면, 이전의 operator+ 에서 불필요하게 temp 객체를 생성했던 것 과는 달리 필요한 것만 사용하면 된다. friend 키워드는 함수에만 적용할 수 있는 것이 아니라, 다른 클래스 자체도 friend 로 지정할 수 있다.

2.C++ I / O operator overloading

cout << a;라고 하는 것은 cout.operator<<(a) 를 하는 것과 동일한 명령이다. 즉, cout이라는 객체에 멤버 함수 operator<< 가 정의되어 있어서 a 를 호출하게 되는 것이다. 그런데, cout 이 int 나 double 변수, 심지어 문자열 까지 자유 자재로 operator<< 하나로 출력할 수 있던 이유는 그 많은 수의 operator<< 함수들이 오버로딩 되어 있다는 뜻이다.

Complex c;
cout << c;
===============
Complex c;
c.println(); 

위 두 개의 소스 코드는 같은 효과를 내도록 말이다.ostream 클래스에 operator<< 멤버 함수를 새롭게 추가하는 것은 불가능하다. 표준 헤더파일의 내용을 수정하는 것과 같기 때문이다. 대부분의 경우 표준 헤더파일은 읽기만 가능이고, 원칙적으로 표준 라이브러리의 내용을 수정하는 것은 좋지 않다. 따라서,ostream 클래스에 Complex 객체를 오버로딩하는 operator<< 연산자 함수를 추가할 수는 없다.

3.C++ Subscript operator

배열에서 원소를 지정할 때 사용되는 첨자 연산자 [] 를 오버로딩 해보자.

cf) 첨자 연산자라고 부르냐면, 배열의 원소를 지정할 때 [] 안에 넣는 수를 첨자(subscript) 라고 부르기 때문이다. 클래스에서 개개의 문자에 접근하기 위해 [] 를 지원해주어야만 한다. [] 를 이용해서 str[10] 과 같이 10 번째 문자에 정확하게 접근할 수 있게 된다. 클래스의 operator[] 를 추가해보도록 해본다. operator[] 함수는 자명하게도 인자로 몇 번째 문자인지, int 형 변수를 인덱스로 받게 된다. 따라서 operator[] 는 아래와 같은 식을 가진다.

char& operator[] (const int index); //Q
str[10] = 'c';  //W

index 로 [] 안에 들어가는 값을 받게 된다. 그리고 char& 를 인자로 리턴하는 이유는 W같은 명령을 수행하기 때문에, 그 원소의 레퍼런스를 리턴하게 되는 것이다.실제로 opreator[] 의 구현은 아래와 같이 매우 단순하다.

char& MyString::operator[] (const int index)
{
	return string_content[index];
}

위와 같이 index 번째의 string_content 를 리턴해서, operator[] 를 사용하는 사용자가, 레퍼런스를 가질 수 있게 된다.

4.C++ Type conversion operator

int Wrapper class = > Wrapper 라는 것은 포장할 때 '랩(wrap)으로 싼다' 라고 하는 것처럼, '포장지' 라는 의미의 단어다. 즉 Wrapper 클래스는 무언가를 포장하는 클래스라는 의미인데, C++에서 프로그래밍을 할 때 어떤 경우에 기본 자료형들을 객체로써 다루어야 할 때가 있다. 이럴 때, 기본 자료형들 (int, float 등등) 을 클래스로 포장해서 각각의 자료형을 객체로 사용하는 것을 Wrapper 클래스를 이용한다는 뜻이다.

class Int
{
	int data;
	// 다른 데이터.
public:
	Int(int data) : data(data) {}
	Int(const Int& i) : data(i.data) {}
};

Int 클래스에 int 형 자료형을 보관하는 data 라는 변수를 정의해 놓았는데, 이렇게 한다면 int 형 데이터를 저장하는 객체로 Int 클래스를 사용할 수 있을 것이다.

operator (변환 하고자 하는 타입) ()

타입 변환 연산자는 위와 같다. Wrapper 클래스의 객체를 마치 'int 형 변수' 라고 컴파일러가 생각할 수 있다. 왜냐하면 타입 변환 연산자가 있기 때문이다. 만일 컴파일러가 이 클래스의 객체를 int 형 변수로 변환할 수 있다면, 비록 operator+ 등을 정의하지 않더라도 컴파일러가 가장이 객체를 int 형 변수로 변환 한 다음에 + 를 수행할 수 있기 때문이다.

operator int() 
	{
		return data;
	}

단순히 data 를 리턴해주면 된다. 그렇게 된다면 Wrapper 클래스의 객체를 '읽는' 데에는 아무런 문제가 없게 된다. 왜냐하면 컴파일러 입장에서 적절한 변환 연산자로 operator int 를 찾아서 결국 int 로 변환해서 처리하기 때문이다. 다만 문제는 '대입' 시에 발생하는데, 다행이도 디폴트 대입 연산자가 이 역시 알아서 잘 처리할 것이기 때문에 상관없다.

5.Potential / post-increment operator

a ++;
++ a;

흔히 생각하기에 ++ 연산자는 그냥 1 증가 시켜주는 1 개의 연산자라고 볼 수 있지만, 놀랍게도 C++ 에서는 ++ 연산자를 전위와 후위를 구분해서 오버로딩 할 수 있도록 제공하고 있다.

C++ 아래 소스로 구분한다.

operator++ ()=====x1
operator-- ()=====x2
==================
operator++ (int x)===y1
operator-- (int x)===y2

x1,x2와 같은 전위 증감 연산자 (++x, --x) 를 오버로딩 하게 된다. y1,y2와 같은 후위 증감 연산자 (x++, x--)를 바로 구현한다. 물론 인자 x 에는 0 이 들어가게 된다.

즉 단순히 전위와 후위를 구별하기 위해 인자로 x 를 넣어주는 것이다. 실제로 ++ 을 구현하면서 인자로 들어가는 값을 사용하는 경우는 없다. 한 가지 주목할 점은 많은 경우 전위 증감이 후위 증감 보다 더 빠르기 때문에 (물론, 엄청나게 빠르다는 것이 아니라 후위 증감 자체가 약간의 연산을 더 수행하게 된다) 후위/전위 증감 중 무엇을 사용하던 상관이 없는 경우 (예를 들어서 for 문에서 i ++ 을 한 다던지) 되도록이면, 전위 증감을 사용하는 것이 바람직하고, 클래스를 사용하는 사용자의 입장에서는 두 개 모두 지원해야 한다.

6.C++ Conclusion for operators

1.두 개의 동등한 객체 사이에서의 이항 연산자는 멤버 함수가 아닌 외부 함수로 오버로딩 하는 것이 좋다. 

Ex) Complex 의 operator+(const Complex&, const Complex&).

2.두 개의 객체 사이의 이항 연산자 이지만 한 객체만 값이 바뀐다던지 등의 동등하지 않는 이항 연산자는 멤버 함수로 오버로딩 하는 것이 좋다. Ex) operator+= 는 이항 연산자 이지만, operator+=(const Complex&) 가 낫다.

3.단항 연산자는 멤버 함수로 오버로딩 하는 것이 좋다. Ex) operator++ 의 경우 멤버 함수로 오버로딩.

4.일부 연산자들은 반드시 멤버 함수로만 오버로딩 해야 한다.