C++ 09.04 - 캡슐화 (Encapusulation)

캡슐화 (Encapusulation)

왜 멤버 변수를 비공개(private)로 할까?

이전 포스트 public과 private 접근 지정자에서 멤버 변수는 일반적으로 private로 설정한다고 했다. 왜 이렇게 설정하는지 현실 세계에서 비유를 들어보자. TV에는 TV를 끄고 켜기 위한 리모컨이 있다. 이 리모컨에는 버튼과 휠 등의 TV를 조작할 수 있는 인터페이스(interface)를 제공하지만, 리모컨의 내부가 어떻게 구현되어 있는지는 숨겨져 있다. 리모컨의 버튼을 누르면 리모컨 내부에서 어떻게 동작해서 TV를 조작하는지 알 필요가 없다. 인터페이스와 구현의 분리는 이렇게 리모컨의 작동 방식을 이해하지 않아도 리모컨을 사용할 수 있으므로 효과적이다.

비슷한 이유로, 프로그래밍에서도 구현과 인터페이스의 분리는 매우 유용하다.

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객체 지향 프로그래밍에서 캡슐화는 객체가 구현된 방식의 세부 정보를 사용자로부터 숨기면서 유지하는 방식이다. 대신 사용자는 객체의 공개 인터페이스를 통해 접근할 수 있다.

캡슐화(영어: encapsulation)는 객체 지향 프로그래밍에서 다음 2가지 측면이 있다: 객체의 속성(data fields)과 행위(메서드, methods)를 하나로 묶고, 실제 구현 내용 일부를 외부에 감추어 은닉한다. -위키백과-

C++에서는 접근 지정자를 통해 캡슐화를 구현한다. 일반적으로 클래스의 멤버 변수(구현 세부 정보)는 private로 설정하고, 멤버 함수(공개 인터페이스)는 public으로 설정한다. 클래스의 사용자가 인터페이스를 사용하도록 요구하는 것은 멤버 변수에 대한 직접 접근을 제공하는 것보다 부담스러울 수 있지만, 클래스 재사용성과 유지보수 측면에서 더 많은 이점이 있다.

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캡슐화된 클래스는 사용하기 쉽고 프로그램의 복잡성을 줄여준다.

완전히 캡슐화된 클래스를 사용하면, 클래스를 사용하기 위해 공개적으로 사용할 수 있는 멤버 함수와 이 함수의 인수 및 반환 값만 알면 된다. 예를 들어 std::string, std::array, std::vector, std::map 등을 사용하는 데 있어서 클래스가 내부적으로 어떻게 구현되었는지 몰라도 사용할 수 있다. 이렇게 캡슐화는 프로그램의 복잡성을 줄여주고, 실수도 줄여준다. 다른 어떤 이유보다 캡슐화의 핵심 장점이다.

C++ 표준 라이브러리의 클래스는 모두 캡슐화되어있다. 만약 std::string, std::cout 등이 어떻게 구현되었는지 이해해야지만 사용할 수 있다면 훨씬 더 복잡한 C++가 됬을것이다.

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캡슐화된 클래스는 데이터를 보호하고 오용을 방지한다.

전역 변수는 아무나 전역 변수에 접근할 수 있으므로 엄격하게 제어할 수 없어서 위험하다. public 멤버 변수도 같은 이유로 위험하다.

class MyString
{
private:
    char* m_string; // we'll dynamically allocate our string here
    int m_length;   // we need to keep track of the string length
};

위 프로그램에서 두 멤버 변수는 서로 관련이 있다. m_length는 항상 m_string이 보유하는 문자열의 길이와 같아야 한다. 만약 m_length가 public이라면 누구나 m_string을 변경하지 않고도 문자열의 길이를 변경할 수 있는 문제가 있을 것이다.

또한, 멤버를 실수로 사용하지 못하도록 보호할 수 있다. public 멤버 배열 변수가 있는 클래스를 봐보자.

class IntArray
{
public:
    int m_array[10];
};

사용자가 배열에 직접 접근할 수 있는 경우, 만약 배열을 잘못된 인덱스로 접근하면 에러가 발생한다.

int main()
{
    IntArray array;
    array.m_array[16] = 2; // invalid array index, now we overwrote memory that we don't own
}

그러나 배열을 private로 설정하면 인덱스가 유효한지에 대한 확인을 하는 함수를 만들어 사용자가 강제로 사용하게 만들 수 있다.

class IntArray
{
private:
    int m_array[10]; // user can not access this directly any more

public:
    void setValue(int index, int value)
    {
        // If the index is invalid, do nothing
        if (index < 0 || index >= 10)
            return;

        m_array[index] = value;
    }
};

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 번역: 이 포스트의 원문은 https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/84-access-functions-and-encapsulation/ 입니다.