29-3-나.다중 상속의 문제점
앞 항의 Time과 Date로부터 Now를 다중 상속하는 예제는 Time과 Date가 완전히 독립된 클래스이기 때문에 아무런 문제가 없으며 이렇게 만들어진 Now 클래스도 아주 정상적으로 잘 동작한다. 그러나 다중 상속은 상속 경로가 여럿이기 때문에 복잡한 문제를 야기하는 경우가 많다. 일단 다음 선언문을 보자.
class B : public A, public A
{
....
};
A라는 하나의 클래스로부터 다중 상속받아 B를 파생시키는데 이 코드는 에러로 처리된다. 한 클래스로부터 두 번 상속을 받는 것은 금지되어 있는데 왜냐하면 이렇게 파생된 클래스에는 똑같은 이름의 멤버들이 두 개씩 존재하게 되므로 멤버 이름간에 충돌이 생기기 때문이다. A에 m이라는 멤버가 있을 때 b.m이 어느 쪽의 A로부터 물려받은 m인지 애매하며 b.A::m 식으로 범위 연산자를 써도 별 도움이 안된다. 문법적인 이유를 따지지 않더라도 이런 중복 상속이 문제가 될 것임은 직감적으로 이해할 수 있다. 그러나 간접적으로 한 클래스를 두 번 상속하는 것은 가능한데 다음 예제를 보자.
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예 제 : VirtualBase1 |
#include <Turboc.h>
class A
{
protected:
int a;
public:
A(int aa) { a=aa; }
};
class B : public A
{
protected:
int b;
public:
B(int aa, int ab) : A(aa) { b=ab; }
};
class C : public A
{
protected:
int c;
public:
C(int aa,int ac) : A(aa) { c=ac; }
};
class D : public B, public C
{
protected:
int d;
public:
D(int aa, int ab, int ac, int ad) : B(aa,ab), C(aa,ac) { d=ad; }
void fD() {
b=1;
c=2;
a=3; // 여기서 문제 발생
}
};
void main()
{
D d(1,2,3,4);
}
4개의 클래스가 계층을 구성하고 있는데 클래스간의 상속 관계를 그림으로 그려 보면 다음과 같다. 여러 가지 복잡한 문제를 일으키기 때문에 이런 클래스 계층도를 공포의 다이아몬드(또는 마름모) 계층도라고 부른다.
D의 부모인 B, C는 모두 A를 공동의 조상으로 가지고 있으며 그래서 D는 간접적으로 A를 두 번 상속받는다. B와 C가 모두 A로부터 상속받은 멤버 변수 a를 가지고 있고 D는 B와 C로부터 상속을 받았으므로 결국 D에는 a라는 이름의 멤버 변수가 두 개 존재하는 것이다. 이 두 변수가 똑같은 의미를 가진다면 나머지 하나는 불필요하므로 기억 장소가 쓸데없이 낭비되고 객체가 비대해지는 문제가 있다. 카메라 폰은 카메라의 기능과 핸드폰의 기능을 모두 상속받아야 하되 그렇다고 해서 밧데리를 두 개나 가질 필요는 없지 않은가?
그 보다 심각한 문제는 D의 객체에서 a 멤버를 칭할 때 어떤 멤버를 칭하는지 알 수 없는 모호함이 발생한다는 것이다. 상속받은 수준이 같기 때문에 지역, 전역처럼 우선 순위를 매길 수도 없다. 위 예제를 컴파일해 보면 fD 멤버 함수의 세 번째 줄의 a=3; 문장에서 a가 모호하다는 에러 메시지가 출력될 것이다. 똑같은 이름의 멤버가 둘씩이나 있으니 컴파일러가 헷갈려하는 것이 당연하다. 이 점은 멤버 함수에 대해서도 마찬가지이다. B에 f 함수가 있고 C에 같은 이름의 f 함수가 있을 때 D의 객체에서 f를 호출하면 도대체 어느쪽을 호출하라는 것인지 애매해진다.
만약 각 경로를 통해 상속받은 똑같은 이름의 a가 비록 이름은 같더라도 서로 다른 의미를 가진다면 D에서 B::a, C::a 식으로 소속 기반 클래스를 명시함으로써 두 변수를 구분할 수는 있다. 일일이 누구로부터 상속받은 멤버인지를 밝혀야 한다는 점이 무척 번거롭기는 하지만 어쨌든 모호함을 피할 방법은 있는 셈이다.
다중 상속받은 중복된 멤버가 같은 이름으로 각기 다른 의미를 가지는 경우는 그리 흔하지 않지만 어쨌든 가능은 하다. 다음 예는 좀 더 복잡한 다중 상속의 예로 중복된 멤버가 서로 다른 의미로 사용되는 경우를 억지로 만들어 본 것이다. 최대한 간단하게 만들려고 했지만 다중 상속이라는 상황 자체가 복잡하기 때문에 길이가 좀 길다.
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예 제 : VirtualBase2 |
#include <Turboc.h>
#include <math.h>
class Coord
{
protected:
int x,y;
public:
Coord(int ax, int ay) { x=ax;y=ay; }
void GetXY(int &rx, int &ry) const { rx=x;ry=y; }
void SetXY(int ax, int ay) { x=ax;y=ay; }
};
class Point : public Coord
{
protected:
char ch;
public:
Point(int ax, int ay, char ach) : Coord(ax,ay) { ch=ach; }
void Show() {
gotoxy(x,y);putch(ch);
}
void Hide() {
gotoxy(x,y);putch(' ');
}
};
class Circle : public Point
{
protected:
int Rad;
public:
Circle(int ax, int ay, char ach, int aRad) : Point(ax,ay,ach) { Rad=aRad; }
void Show() {
for (double a=0;a<360;a+=15) {
gotoxy(int(x+sin(a*3.14/180)*Rad),int(y-cos(a*3.14/180)*Rad));
putch(ch);
}
}
void Hide() {
for (double a=0;a<360;a+=15) {
gotoxy(int(x+sin(a*3.14/180)*Rad),int(y-cos(a*3.14/180)*Rad));
putch(' ');
}
}
};
class Message : public Coord
{
private:
char Mes[128];
public:
Message(int ax, int ay, char *M) : Coord(ax,ay) {
strcpy(Mes,M);
}
void Show() {
gotoxy(x-strlen(Mes)/2,y);
puts(Mes);
}
};
class CirMessage : public Circle, public Message
{
public:
CirMessage(int ax, int ay, char ach, int aRad, int mx, int my, char *M)
: Circle(ax,ay,ach,aRad), Message(mx,my,M) { }
public:
void Show() {
Circle::Show();
Message::Show();
}
};
void main()
{
CirMessage CM(10,10,'.',8,40,15,"테스트");
CM.Show();
}
Coord, Point, Circle은 지금까지의 예제에서 계속 사용해왔던 것들이며 Coord로부터 파생된 Message 클래스가 추가되었는데 x, y 위치에 문자열을 중앙 정렬하여 출력하는 기능을 가진다. 이 상태에서 원과 메시지를 동시에 표현하는 CirMessage 클래스를 정의하고자 한다면 이미 만들어진 Circle과 Message 클래스로부터 다중 상속을 받으면 된다. 전체 클래스 계층도는 다음과 같다.
Circle과 Message는 공동의 조상 Coord로부터 파생되었으므로 이 두 클래스를 다중 상속받는 CirMessage에는 x, y 멤버가 두 개씩 존재하게 된다. 하지만 이 예제의 경우는 비록 멤버가 중복되기는 했지만 CirMessage에서 이 멤버들을 직접 사용하지는 않으므로 문법적으로 별 문제가 없으며 또한 중복된 멤버의 의미도 다르다. 실행 결과는 다음과 같다.
main에서 생성한 CM객체의 초기값에 따라 원은 (10,10) 중심에 반지름 8로 그려졌고 메시지는 (40,15)에 출력되었다. CirMessage의 두 좌표 (x, y) 중 Circle로부터 상속받은 좌표는 원의 중심점을 지정하며 Message로부터 상속받은 좌표는 메시지를 출력할 좌표를 지정한다. 중복된 멤버의 의미가 확실히 다르며 원과 메시지가 각각 다른 위치에 출력될 수 있다.
그렇다면 이것이 과연 CirMessage 클래스를 만든 개발자의 의도와 일치하는 것일까 생각해 보자. 아마 그렇지 않을 것이다. 이 클래스는 메시지를 출력하고 그 주변에 적당한 크기의 원을 그림으로써 장식하는 기능을 가지는 것으로 작성되었을 것이다. 메시지와 원이 따로 놀아야 한다면 통합의 의미가 없는 셈이며 애초에 이런 걸 원했다면 다중 상속같은 복잡한 문법을 쓸 필요없이 두 개의 객체를 따로 만들면 된다. 물론 객체의 초기값에서 원의 좌표와 메시지의 좌표를 일치시키면 이런 객체를 그릴 수는 있다.
CirMessage CM(40,10,'.',8,40,10,"테스트");
main의 코드를 이렇게 수정하면 (40,10)에 메시지가 출력되고 그 주변에 원이 예쁘게 그려질 것이다. 하지만 이런 초기화 방법은 중복된 초기값을 주어야 한다는 것과 사용자에게 똑같은 값을 두 번 지정하도록 강요한다는 점에서 "최소 의사 표시" 원칙에 어긋난다. 두 멤버의 의미가 같다면 초기값을 한 번만 지정하는 것이 마땅하다.