27-5-나.지구와 태양

9장에서 배열을 공부할 때 미리 계산된 값을 배열에 저장하는 예를 보이기 위해 지구가 태양 주위를 공전하는 예제를 만들어 본 적이 있다. 이 예제에서 지구와 태양은 고유의 속성과 동작을 가지는 객체로 표현할 수 있다. 똑같은 동작을 하는 예제를 다음과 같이 객체 지향적으로 다시 작성해 보자.

예 제 : EarthObject

#include <Turboc.h>

#include <math.h>

class Sun

{

private:

int x,y;

char ch;

public:

Sun(int ax,int ay,char ach) : x(ax),y(ay),ch(ach) {;}

void Show() {

gotoxy(x,y);putch(ch);

}

void Hide() {

gotoxy(x,y);putch(' ');

}

int GetX() const { return x; }

int GetY() const { return y; }

};

class Earth

{

private:

int r;

int x,y;

char ch;

const Sun *pSun;

public:

Earth(int ar,char ach,Sun *apSun) : r(ar),ch(ach),pSun(apSun) {;}

void Revolve(double angle) {

Hide();

x=int(cos(angle*3.1416/180)*r*2);

y=int(sin(angle*3.1416/180)*r);

Show();

}

void Show() {

gotoxy(pSun->GetX()+x,pSun->GetY()+y);putch(ch);

}

void Hide() {

gotoxy(pSun->GetX()+x,pSun->GetY()+y);putch(' ');

}

};

void main()

{

Sun S(40,12,'S');

Earth E(10,'E',&S);

clrscr();

S.Show();

for (double angle=0;!kbhit();angle+=10) {

E.Revolve(angle);

delay(100);

}

}

Sun 클래스가 태양을 표현하는데 속성으로 좌표와 문자를 가진다. 텍스트 환경에서 태양을 표현하려다 보니 하나의 단일 문자로 출력할 수밖에 없는데 그래픽 환경이라면 이글 이글 불타는 태양 모양을 그릴 수도 있고 흑점이나 폭발하는 코로나 따위를 그려 넣을 수도 있을 것이다. 이상의 속성들은 외부에서는 마음대로 건드릴 수 없도록 숨겨져 있다.

생성자는 인수로 전달받은 정보대로 이 속성들을 초기화하는데 초기화 리스트를 사용한 단순한 대입문들뿐이다. Show, Hide 멤버 함수는 스스로를 보이거나 숨기는데 객체가 가진 좌표로 이동한 후 태양을 상징하는 문자 또는 공백을 출력한다. 이 외에 태양의 숨겨진 좌표 멤버를 조사하는 GetX, GetY 액세스 함수를 제공하는데 이 함수들은 값을 조사하기만 할 뿐 변경하지는 않으므로 상수 함수로 선언되었다. 태양은 위치가 한 번 정해지면 이동할 수 없으므로 값을 변경하는 함수는 제공되지 않으며 좌표는 읽기 전용이다. 물론 이 프로그램이 은하계를 표현한다면 문제가 달라지겠지만 말이다.

Show, Hide 멤버 함수도 구문상 객체의 상태를 변경하지는 않으므로 상수 함수로 만들 수 있지만 의미상으로는 보이기 상태를 변경하므로 상수 함수로 보지 않는 것이 타당하다. 만약 현재 태양의 보기 상태를 기억하는 bVisible 따위의 멤버 변수가 새로 추가된다면 Show, Hide가 이 변수의 상태를 변경하므로 이때는 상수 함수가 될 수 없다.

Earth 클래스는 지구를 표현하는데 좌표, 문자 외에도 공전 궤도의 반지름, 그리고 자신이 공전해야할 중심 좌표를 얻기 위해 태양 객체의 포인터를 멤버 변수로 가진다. 지구는 태양으로부터 중심 좌표만을 얻으며 태양을 직접 조작하지는 않으므로 pSun은 상수 지시 포인터로 선언되었다. 지구의 입장에서 볼 때 태양은 주어진 환경일 뿐이지 조작 대상은 아니다. 지구가 태어날 때부터 누구 주위를 돌 지 숙명적으로 결정되는 것이지 잘 돌다가 태양이 마음에 안든다고 직녀성이나 북극성으로 이사를 갈 수는 없다. 아마 이사가는 도중에 다 얼어죽어 버릴 것이다. 상수 멤버인 pSun은 반드시 초기화 리스트에서 초기화해야 하며 실행중에 변경할 수 없다.

멤버 함수로는 생성자, Show, Hide 그리고 주어진 각도의 공전 위치로 이동하는 Revolve 함수가 정의되어 있다. Revolve 함수가 각도와 공전 반지름을 수학식에 대입하여 현재 공전 위치 x, y를 구하는 방법을 구현하고 있으므로 객체를 쓰는 쪽에서는 이 공식에 대해서 몰라도 상관없다. Show, Hide 멤버 함수는 태양의 좌표에 현재 공전 위치를 더해 지구 좌표를 구하는데 이때 pSun->GetX(Y) 함수를 자유롭게 호출할 수 있는 이유는 이 함수들이 상수 함수이기 때문이다. 만약 GetX(Y) 함수가 상수성을 가지지 않는다면 pSun 상수 지시 포인터로부터 이 함수들을 호출할 수 없다.

이렇게 객체를 만들어 놓으면 클라이언트 코드에서 태양과 지구를 표현하는 것은 아주 쉽다. 적당한 좌표에 적당한 문자로 태양 S와 지구 E를 만들고 루프를 돌리면서 지구를 계속 공전시키기만 하면 된다. 만약 지구의 자전도 표현하고 싶다면 Rotate 멤버 함수를 만들고 자전과 공전을 동시에 하는 좀 더 사실적인 지구 클래스를 만들 수도 있지만 안타깝게도 콘솔 환경의 표현력이 섬세하지 못해 그렇게까지는 하지 못했다.

이 예제는 구조적으로 작성된 원본 예제 Revolution1보다 길이가 훨씬 더 길어졌지만 main 함수의 코드는 훨씬 더 짧다. 한 번 만들어 놓은 객체가 재사용될 수 있다는 점을 감안하면 개발 속도는 이 예제가 더 빠르다고 할 수 있다. 왜냐하면 Sun, Earth를 반드시 직접 만들어야 하는 것이 아니라 이미 만들어진 것을 가져와 재사용할 수도 있기 때문이다.

MoonObject

태양과 지구를 객체로 표현할 수 있다면 똑같은 방법으로 지구 주위를 공전하는 달도 만들 수 있을 것이다. 달을 객체로 만들어 지구 주위를 공전하도록 해 보아라.