클래스와 객체

What — 클래스는 데이터와 행동을 하나로 묶는 설계도

• C의 struct는 데이터(변수)만 묶을 수 있었음 → 함수는 별도로 존재
• C++의 class는 데이터(멤버 변수) + 행동(멤버 함수)을 하나의 단위로 캡슐화
• 핵심 차이: struct는 기본 접근 제어가 public, class는 기본이 private (Stroustrup, 1986)

[여기에 다이어그램: 좌우 비교]

• 왼쪽: C struct 박스 — 내부에 int x, int y 필드만 존재, 외부에 떨어진 move() 함수가 화살표로 struct를 가리킴
• 오른쪽: C++ class 박스 — 상단에 private 영역(int x_, int y_), 하단에 public 영역(move(), getX(), getY()), 하나의 테두리 안에 통합
• 박스 사이에 화살표와 "캡슐화(Encapsulation)" 라벨

Why — 왜 struct에서 class로 진화했는가?

• C struct의 문제점:
• 데이터가 외부에 완전 노출 → 아무 코드나 직접 수정 가능
• 불변 조건(invariant) 보장 불가 — 예: 좌표가 음수면 안 되는데 막을 방법 없음
• 관련 함수가 흩어져 있어 유지보수 어려움
• class가 해결하는 것:
• 접근 제어: private으로 내부 상태 보호, public 인터페이스만 노출
• 불변 조건 강제: 생성자에서 초기 상태 검증, 멤버 함수에서 상태 변경 통제
• 응집도 향상: 데이터와 그 데이터를 다루는 로직이 한 곳에 모임

[여기에 다이어그램: 접근 제어 시각화]

• 동심원 3개 구조 (가장 안쪽 → 바깥쪽):
• 1층(빨간 원): private — 멤버 변수, 내부 헬퍼 함수 (외부 접근 차단, 자물쇠 아이콘)
• 2층(노란 원): protected — 파생 클래스만 접근 가능 (열쇠 아이콘)
• 3층(초록 원): public — 외부 인터페이스, 누구나 호출 가능 (열린 문 아이콘)
• 외부의 main() 함수에서 초록 영역으로만 화살표 연결, 빨간 영역으로의 화살표는 X 표시

How — struct에서 class로의 전환 패턴

• Step 1: C 스타일 struct + 외부 함수
• \text{struct Point \{ int x; int y; \};} → void move(Point\* p, int dx, int dy)
• 데이터와 함수가 분리, Point의 필드를 아무나 변경 가능

• Step 2: C++ struct에 멤버 함수 추가
• struct 안에 move() 정의 → this 포인터로 자기 자신 참조
• 여전히 모든 멤버가 public (struct 기본값)

• Step 3: class로 전환 + 접근 제어
• class Point: private 멤버 변수 + public 멤버 함수
• 생성자(constructor)로 초기화 보장

[여기에 다이어그램: 3단계 진화 흐름도]

• 가로 방향 3개 박스, 화살표로 연결:
• 박스 1 "C struct": 필드 노출(public), 외부 함수 → 라벨 "문제: 데이터 무방비"
• 박스 2 "C++ struct + 멤버 함수": 필드 + 함수 통합, 여전히 public → 라벨 "개선: 응집도 ↑"
• 박스 3 "C++ class": private 필드 + public 인터페이스 + 생성자 → 라벨 "완성: 캡슐화"
• 각 화살표 위에 "멤버 함수 도입", "접근 제어 적용" 텍스트

핵심 비교 — struct vs class

• 기본 접근 제어: struct → public / class → private
• 기본 상속 접근: struct → public 상속 / class → private 상속
• 그 외 기능: 완전히 동일 (생성자, 소멸자, 가상 함수 모두 가능)
• 관례: 단순 데이터 묶음(POD) → struct, 불변 조건이 있는 추상화 → class (Sutter & Alexandrescu, 2004)

실세계 비유

• struct = 열린 서랍장: 누구나 서랍을 열고 물건을 꺼내거나 넣을 수 있음
• class = 금고가 달린 캐비닛: 특정 열쇠(public 메서드)로만 내용물 접근, 내부 구조(private)는 감춰짐
• 은행 계좌 예시: 잔액(balance)은 private, 입금(deposit)/출금(withdraw)은 public → 잔액을 음수로 직접 설정하는 것을 원천 차단