28-2.전역 연산자 함수

28-2-가.전역 연산자 함수

연산자를 오버로딩하는 방법에는 멤버 함수로 만드는 방법과 전역 함수로 만드는 방법 두 가지가 있다고 했다. 멤버 연산자 함수로 만드는 방법에 대해서는 앞 절에서 충분히 연구해 보았으므로 이번에는 전역 함수로 만드는 방법에 대해 연구해 보자. 전역 연산자 함수는 클래스 외부에 존재하되 인수로 클래스의 객체를 받아들인다.

클래스의 객체가 인수가 된다는 것은 곧 피연산자 중의 하나가 객체가 된다는 뜻이므로 클래스 외부의 전역 함수로도 클래스의 고유한 연산 방법을 정의할 수 있다. 함수란 인수로 전달된 대상을 액세스할 수 있으므로 당연한 얘기다. 다음 예제는 앞에서 만들었던 Time 클래스의 + 연산자를 전역 함수로 새로 작성해 본 것이다.

예 제 : TimeOpPlus

#include <Turboc.h>

class Time

{

friend const Time operator+(const Time &T1,const Time &T2);

private:

int hour,min,sec;

public:

Time() { }

Time(int h, int m, int s) { hour=h; min=m; sec=s; }

void OutTime() {

printf("%d:%d:%d\n",hour,min,sec);

}

};

const Time operator+(const Time &T1,const Time &T2)

{

Time R;

R.sec=T1.sec + T2.sec;

R.min=T1.min + T2.min;

R.hour=T1.hour + T2.hour;

R.min += R.sec/60;

R.sec %= 60;

R.hour += R.min/60;

R.min %= 60;

return R;

}

void main()

{

Time A(1,1,1);

Time B(2,2,2);

Time C;

A.OutTime();

B.OutTime();

C=A+B;

C.OutTime();

}

operator + 라는 이름의 전역 함수가 정의되어 있으며 이 함수는 Time형의 레퍼런스 T1, T2를 인수로 전달받아 임시 객체 R에 두 객체의 합을 더해 리턴한다. 시간끼리의 합을 구하는 논리는 멤버 연산자 함수의 경우와 완전히 동일하되 전역 함수라는 점만 다를 뿐이다. 실행 결과는 멤버 연산자 함수의 경우와 완전히 동일하다.

1:1:1

2:2:2

3:3:3

Time 클래스에는 시간끼리 더하는 멤버 연산자 함수가 정의되어 있지 않지만 main 함수는 operator +전역 함수의 도움으로 시간 객체끼리 덧셈을 훌륭하게 수행하고 있다. Time 클래스는 연산자 함수를 멤버로 정의하지 않는 대신 operator + 전역 함수를 friend로 지정하여 자신의 모든 멤버를 자유롭게 액세스할 수 있도록 허락한다.

만약 Time 클래스 선언부의 선두에 있는 friend 선언을 생략해 버리면 수많은 에러 메시지가 출력될 것이다. Time의 주요 멤버인 hour, min, sec은 모두 프라이비트 액세스 속성을 가지고 있으므로 클래스 외부의 전역 함수에서 이 멤버를 참조할 수 없다. 전역 operator + 함수는 시각 객체끼리 덧셈을 하기 위해 이 멤버들을 자유롭게 읽을 수 있어야 하는데 이럴 때 사용하는 것이 바로 프렌드 선언이다.

C=A+B; 연산문은 C=operator +(A,B);의 함수 호출문 형식으로 바꿀 수 있다. 만약 이 함수의 동작이나 호출 방법이 잘 이해되지 않는다면 operator + 함수의 이름을 AddTime이라는 좀 더 친숙한 이름으로 잠시 바꿔 보자. 물론 함수의 본체는 전혀 건드릴 필요가 없다.

const Time AddTime(const Time &T1,const Time &T2)

{

....

}

그리고 main 함수에 있는 C=A+B; 호출문을 C=AddTime(A,B); 로 바꿔 보면 똑같이 동작할 것이다. AddTime은 Time형의 객체를 인수로 취할 뿐이지 단순한 함수에 불과하며 이 함수의 이름만 C++이 정의하는 연산자 함수의 이름 규칙대로 바꾸면 바로 전역 operator + 연산자 함수가 되는 것이다. 결국 전역 연산자 함수란 이름이 조금 특이할 뿐이지 일반적인 함수로 이해하면 쉽다.

객체를 위한 연산자를 오버로딩하는 두 가지 방법, 즉 멤버로 만드는 방법과 전역으로 만드는 방법을 모두 실습해 봤다. 두 함수는 클래스의 내부에 있는가 아니면 외부에 있되 프렌드로 지정되어 있는가만 다를 뿐이며 연산을 하는 논리나 호출하는 방법은 동일하다. 두 형식의 연산자 함수의 차이점은 바로 함수의 원형에 있다.

원형중 가장 다른 부분은 인수의 개수이다. 멤버 연산자 함수의 경우는 원래의 피연산자보다 인수의 개수가 항상 하나 더 적은데 +는 이항 연산자이므로 두 개의 피연산자를 취하지만 멤버 연산자 함수의 인수는 하나만 있으면 된다. 이 함수를 호출하는 객체인 *this가 암시적인 좌변이 되며 나머지 우변이 될 대상만 인수로 전달받는다. 나 자신(this)과 연산될 대상이 누구인가만 알면 되는 것이다. 만약 ++ 단항 연산자를 멤버 연산자 함수로 오버로딩한다면 호출하는 객체 자체가 피연산자가 되므로 인수는 필요없을 것이다.

이에 비해 전역 연산자 함수는 원래의 피연산자와 같은 수의 인수를 가진다. + 연산자가 이항 연산자이므로 operator + 전역 연산자 함수는 두 개의 인수를 취하고 ++ 연산자는 단항 연산자이므로 operator ++ 전역 연산자 함수는 증가시킬 대상 하나만 인수로 전달받으면 된다. 암시적으로 전달되는 this가 없으므로 좌우변 모두 인수로 전달받아야 한다.

그렇다면 연산자 오버로딩이 필요할 때 두 가지 형식중 어떤 함수를 정의하는 것이 좋을까? 두 형식의 연산자 함수는 정의하는 위치만 다를 뿐 큰 차이점은 없으므로 대개의 경우 둘 중 어떤 형식을 쓰더라도 큰 상관은 없다. 클래스의 객체를 다루는 연산이라면 가급적이면 클래스에 소속되는 것이 캡슐화의 원칙에 부합되므로 멤버 연산자 함수로 만드는 것이 더 깔끔하다. 다만 불가피하게 전역으로만 만들어야 하는 경우도 있고 =, ( ), [ ], -> 연산자들은 반드시 멤버 연산자 함수로만 만들어야 한다. 이런 특수한 경우들에 대해서는 뒤에서 개별 연산자를 다룰 때 상세하게 알아보도록 하자.

결국 두 가지 형식이 모두 다 필요하다. 그럴 필요는 없지만 만약 똑같은 연산자 함수를 멤버로도 정의하고 전역으로도 정의한다면 어떻게 될까? 이 경우 정의 자체는 가능하지만 호출할 때 모호하다는 에러 메시지가 출력되므로 양쪽 형식의 연산자를 모두 정의해서는 안되며 그럴 필요도 없다. 컴파일러는 모호한 것을 가장 싫어한다.

참고로 전역 연산자 함수를 사용하면 열거형에 대한 연산도 정의할 수 있다. 열거형도 하나의 타입이며 오버로딩의 재료로 사용할 수 있으므로 열거형을 피연산자로 가지는 연산자도 중복 정의 가능하다. 단, 열거형은 멤버 함수를 가지지 못하므로 전역 연산자 함수로만 정의할 수 있다.

예 제 : EnumOperator

#include <Turboc.h>

enum origin { EAST, WEST, SOUTH, NORTH };

origin &operator++(origin &o)

{

if (o == NORTH) {

o = EAST;

} else {

o=origin(o+1);

}

return o;

}

void main()

{

origin mark=WEST;

int i;

for (i=0;i<7;i++) {

printf("%d\n",++mark);

}

}

예제의 ++ 연산자는 origin형의 열거 변수를 다음값으로 증가시키되 마지막 열거값 다음을 선두의 열거값과 연결하여 순환하도록 한다. 이 연산자가 정의되어 있지 않으면 열거형에 대해서는 ++연산을 적용할 수 없다. 루프를 7번 실행했는데 NORTH 다음 값이 EAST가 될 것이다.