16-5.오버로딩

16-5-가.함수의 중복

오버로딩(Overloading)이란 같은 이름으로 함수를 중복 정의하는 것이다. 똑같은 일을 하되 인수의 형식이나 구현 방식이 조금 다른 함수들을 만들어야 한다면 동일한 이름으로 함수들을 오버로딩할 수 있다. 다음 예제의 Add 함수가 오버로딩의 가장 전형적인 예에 해당한다.

예 제 : Overload

#include <Turboc.h>

int Add(int a, int b);

int Add(int a, int b, int c);

double Add(double a, double b);

void main()

{

printf("1+2=%d\n",Add(1,2));

printf("3+4+5=%d\n",Add(3,4,5));

printf("1.414+2.54=%f\n",Add(1.414,2.54));

}

int Add(int a, int b)

{

return a+b;

}

int Add(int a, int b, int c)

{

return a+b+c;

}

double Add(double a, double b)

{

return a+b;

}

세 개의 Add 함수가 같은 이름으로 정의되어 있는데 받아들이는 인수의 개수나 타입이 각각 다르다. 정수 둘을 인수로 받아들이는 Add(int, int), 정 수 셋을 취하는 Add(int, int, int)가 있고 실수를 인수로 취하는 Add(double, double)이 있다. 이 함수들은 인수 목록만 다를 뿐이지 함수의 동작은 모두 인수의 합을 계산한다는 면에서 동일하며 그래서 함수의 이름도 똑같다. 세 함수 모두 Add라는 같은 이름으로 중복 정의되어 있는 것이다. 실행 결과는 다음과 같다.

1+2=3

3+4+5=12

1.414+2.54=3.954000

정수 둘의 합, 셋의 합, 그리고 실수 둘의 합이 제대로 계산되었다. 세 Add 함수들은 이름이 동일하지만 인수 목록이 다르기 때문에 모호하지 않으며 컴파일러는 호출부의 인수들을 보고 어떤 함수를 호출할 것인가를 결정할 수 있다. 컴파일러의 이런 기능을 오버로딩이라고 하는데 이 기능은 C++에서 새로 추가된 것이며 C언어에는 없던 기능이다. C언어에서 이런 함수 집합을 만들려면 함수의 이름을 다르게 작성해야 한다.

int AddInt2(int a, int b);

int AddInt3(int a, int b, int c);

double AddDouble2(double a, double b);

C언어는 함수를 이름만으로 구별하기 때문에 인수의 타입만 다른 함수 집합을 같은 이름으로 정의할 수 없었고 반드시 다른 이름을 주어야 했다. 그래서 C 표준 함수 중에 절대값을 구하는 함수가 int, long, double에 대해 abs, labs, fabs 세 가지나 정의되어 있다. 똑같은 동작을 하는 함수임에도 불구하고 이름을 따로 주고 사용할 때도 인수 타입에 따라 함수를 골라 써야 하니 얼마나 불편하고 비합리적인가? 프로그래머가 이런 함수들의 이름을 기억해야 한다면 안그래도 부족한 체력과 지성을 소모하게 될 것이다.

C++은 이름이 같아도 인수의 타입이 다르면 같은 이름으로 함수를 중복 정의할 수 있어 이런 불편함이 없어졌다. C++ 컴파일러는 이름이 같더라도 호출부에서 어떤 인수를 전달했는가를 보고 적합한 함수를 골라준다. 위 예제에서 Add(1,2)는 두 인수가 모두 정수형이므로 Add(int, int) 함수가 호출되며 Add(1.414, 2.54)는 두 인수가 모두 실수형이므로 Add(double, double) 함수가 호출된다. 또한 컴파일러는 실인수의 타입과 정확하게 일치하는 함수가 없을 경우 산술 변환까지 고려하여 적합한 함수를 찾아준다. 다음 예를 보자.

short a=1,b=2,c;

c=Add(a,b);

두 개의 short형 변수를 인수로 전달했는데 이 경우 Add(short, short) 함수는 정의되어 있지 않지만 short형은 int형으로 자동 상승 변환 가능하므로 Add(int, int) 함수가 호출될 것이다. 마찬가지로 Add(1.1F,2.2F)도 Add(double, double)로 자동 변환되어 호출된다. 컴파일러가 어떤 함수를 호출할 것인가는 실인수의 타입으로 결정한다. 만약 위 예제에 Add(long a, long b) 함수가 더 정의되어 있을 경우 Add(1,2)는 어떤 함수를 호출하게 될까? 상수 1, 2는 정수형으로 평가되기 때문에 Add(int, int)가 호출되며 만약 Add(1L,2L)로 표기한다면 이때는 Add(long, long) 함수가 호출될 것이다.

오버로딩된 함수를 정확하게 호출하려면 원하는 인수의 타입을 명확히 밝혀야 한다. 그래서 상수에도 L, U, F 따위의 접미어를 붙여 타입을 지정하는 문법이 있으며 타입을 구분하지 못하는 #define보다 타입을 구분하는 const가 더 우월한 것이다.

중복 정의되어 있는 함수 중에 일치하는 타입이 발견되지 않을 경우는 에러로 처리된다. Add("string","two")는 대응되는 함수가 없으므로 당연히 에러이다. 이런 에러외에도 변환이 모호한 경우도 컴파일러가 정확한 함수를 찾지 못하므로 에러로 처리된다. 예를 들어 Add(2.34, 5) 호출의 경우 첫 번째 인수는 double, 두 번째 인수는 int로 정의되어 있다. 이 경우 컴파일러는 상승 변환을 해서 Add(double, double)을 호출할 것인지 아니면 하강 변환을 해서 Add(int, int)를 호출할 것인지를 결정할 수가 없다.

어떤 변환이든지 대충 비슷한 함수를 호출할 수 있을 것 같지만 컴파일러는 모호한 상황에 대해서는 어떠한 책임도 질 수 없으므로 에러 메시지를 보여줄 수밖에 없을 것이다. 컴파일러는 모호한 상황을 제일 싫어하며 극도의 거부감을 에러 메시지로 표현하는데 이 에러 메시지는 확인을 요구하는 강력한 권고인 셈이다. 이런 경우는 Add((int)2.34, 5)나 Add(2.34, (double)5)로 호출문을 바꾸어 정확하게 어떤 함수가 호출되기를 바란다는 의사 표시를 분명히 해야 한다.

같은 이름을 가지고 논리적으로 유사한 동작을 하지만 내부 구현이 완전히 다른 경우도 있다. 문자열에 대한 Add(src1, src2) 함수는 두 개의 문자열을 연결하기 위해 내부적으로 strcat 함수를 사용해야 한다. + 연산자를 사용하는 수치형과는 코드가 상당히 다르며 그래서 정확한 함수가 호출되도록 하는 것이 중요하다. 또한 설사 문법적인 문제는 없더라도 다음과 같은 오버로딩도 주의가 필요하다.

예 제 : PtrOverload

#include <Turboc.h>

void f(int a) { printf("int : %d\n",a); }

void f(int *a) { printf("pointer : %p\n",a); }

void main()

{

int i=1234,*pi=&i;

f(i);

f(pi);

f(NULL);

}

정수형 인수를 전달받는 f와 정수형 포인터를 전달받는 f가 오버로딩되어 이다. f(i), f(pi)에 대해 어떤 함수가 호출될 것인가는 명확하지만 f(NULL)에 대해서 어떤 함수가 호출될 것인가는 다소 애매하다. NULL은 특수한 포인터 상수로 사용되지만 이 예제를 실행해 보면 f(int) 함수가 호출된다. C++에서 NULL은 포인터 타입이 아니라 정수 상수 0으로 정의되어 있기 때문이다. 만약 NULL에 대해 f(int *)를 호출하고 싶다면 f((int *)NULL)로 실인수를 포인터 타입으로 캐스팅한 후 호출해야 한다. 오버로딩은 아주 편리한 문법이지만 이처럼 뜻하지 않게 엉뚱한 함수가 호출되는 경우가 있으므로 꼭 필요할 때 조심스럽게 사용해야 한다.

참고로 지금 당장은 필요없겠지만 차후 윈도우즈 환경에서 DLL을 만들 때를 대비해서 extern "C" 지시자에 대해 알아 두자. C뿐만 아니라 모든 프로그래밍 언어는 목적 파일(obj)을 만들고 링크에 의해 목적 파일을 연결함으로써 최종 실행 파일을 만든다. 이때 목적 파일로 자신이 정의한 함수의 명칭과 주소를 공개하도록 되어 있고 이 명칭 공개 방식이 언어에 상관없는 표준 포맷으로 규정되어 있다. 그래서 C와 파스칼처럼 각각 다른 언어로 컴파일된 오브젝트 파일들이 링크될 수 있는 것이다.

초기의 C++도 마찬가지로 이런 범용 링커(linker)를 사용하도록 디자인되었다. 그런데 범용 링커는 함수를 오로지 이름으로만 찾기 때문에 C++의 오버로딩된 함수들을 제대로 구분하지 못한다. 그래서 C++은 함수의 이름을 외부로 공개할 때 인수의 개수와 타입에 대한 정보까지 함수명에 포함시키는데 이런 명칭을 작성하는 것을 이름 장식(name mangling)이라고 한다. 그래서 C++로 컴파일한 목적 파일의 함수명을 보면 함수 이름외에도 앞뒤로 이상한 기호들이 붙어 있다. 앞에서 만든 Overload.cpp의 목적 파일에는 세 개의 Add함수의 이름이 다음과 같이 작성된다.

?Add@@YANNN@Z

?Add@@YAHHHH@Z

?Add@@YAHHH@Z

Add라는 함수 이름 외에도 뒤쪽에 인수의 개수나 타입에 대한 정보들이 부호화되어 표기되어 있다. 오버로딩된 함수들의 외부 명칭이 이렇게 작성되므로 링크 단계에서는 각 함수들이 다른 함수처럼 인식되는 것이다. 그런데 모든 언어가 오버로딩을 지원하지 않기 때문에 C++의 이런 기능이 다른 언어와 혼합 프로그래밍을 할 때는 문제가 될 수 있다. 그래서 다른 언어와 링크되어야 하는 모듈은 이런 이름을 작성하지 말고 함수의 명칭을 이름만으로 외부로 공개할 필요가 있다.

이때 사용하는 지시자가 바로 extern "C"이다. 함수앞에 이 지시자를 사용하면 오버로딩 기능은 사용할 수 없지만 다른 언어와 링크될 수 있는 범용 함수를 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 함수는 C에서도 호출 가능하다. 지금 당장 여러분들이 이 지시자를 사용할 일은 없겠지만 차후에 윈도우즈 환경에서 DLL을 만들거나 할 때는 이 지시자가 필요할 것이다. 윈도우즈의 DLL 포맷은 이름으로 함수를 찾기 때문에 오버로딩을 지원하지 않는다.

extern "C" 지시자는 C++이 C나 다른 언어를 위해 이름 장식을 하지 않도록 할 때 사용하기도 하지만 반대의 경우에도 이 지시자가 필요하다. 즉, 이미 C로 만들어진 함수를 C++에서 호출하고자 할 때 이 함수의 원형 앞에 extern "C"가 있어야 한다. 그렇지 않으면 링커가 장식된 이름으로 함수를 찾게 되므로 C의 함수를 제대로 연결하지 못한다. C++로만 함수를 작성한다면 굳이 이 지시자를 사용할 필요가 없다.