Park Wooseong

Just Learn it

ex1)

사각형을 추상화한 Rectangle 클래스를 만들었는데, 이 클래스의 객체를 썼을 때의 메모리 부담을 최대한 줄이고 싶다.

사각형 영역을 정의하는 꼭짓점을 Rectangle 자체에 넣으면 안될 것 같고 이것들을 별도의 구조체에 넣은 후에 Rectangle이 이 구조체를 가리키도록 하면 어떨까?

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class Point {
pulibc:
    Point(int x, int y);
    ...
    void setX(int newVal);
    void setY(int newVal);
    ...
};

struct RectData {   // Rectangle에 쓰는 점 데이터
    Point ulhc;     // upper left-hand corner
    Point lrhc;     // lower right-hand corner
};

class Rectangle {
    ...
private:
    std::tr1::shared_ptr<RectData> pData;
};

Point가 사용자 정의 타입이니 값에 의한 전달보다 참조에 의한 전달 방식을 쓰는 편이 더 효율적이라고 생각한다. 그래서 이들 두 멤버 함수는 (스마트) 포인터로 물어둔 Point객체에 대한 참조자를 반환하는 형태로 만든다.

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class Rectangle {
public:
    ...
    Point& upperLeft() const {return pData->ulhc;}
    Point& lowerRight() const {return pData->lrhc;}
}

위의 코드들은 컴파일은 잘 되나 틀렸다.

Rectangle의 꼭짓점 정보를 알아낼 수 있는 방법은 사용자에게 제공하고, Rectangle 객체를 수정하는 일은 할 수 없도록 설계했으므로, upperLeft, lowerRight 함수는 상수 멤버 함수이다.

하지만 이 함수들은 private 멤버인 내부 데이터에 대한 참조자를 반환한다.

그러니 다음과 같이 쓰면

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Point coord1(0, 0);
Point coord2(100, 100);

// rec : (0, 0) -> (100, 100) 영역의 Rectangle객체
const Rectangel rec(coord1, coord2);
// 이제 이 rec은 (50, 0) -> (100, 100)의 영역에 있게 된다
rec.upperLeft().setX(50);

교훈 1

클래스 데이터 멤버는 아무리 숨겨봤자 그 멤버의 참조자를 반환하는 함수들의 최대 접근도에 따라 캡슐화 정도가 정해진다.

ulhc와 lrhc는 private로 선언되어 있으나, 이들의 참조자를 반환하는 upperLeft 및 lowerRight 함수가 public 멤버 함수기 때문에 실직적으로 public 멤버이다.

교훈 2

어떤 객체에서 호출한 상수 멤버 함수의 참조자 반환 값이 실제 데이터가 그 객체의 바깥에 저장되어 있다면, 이 함수의 호출부에서 그 데이터의 수정이 가능하다.

ex1) 의 경우도 있지만 포인터나 반복자를 반환하도록 되어 있다고 해도 마찬가지 이유로 인해 같은 문제가 생긴다. 참조자, 포인터 및 반복자는 어쨌든 모두 핸들(handle: 다른 객체에 손을 댈 수 있게 하는 매개자)이고, 어떤 객체의 내부요소에 대한 핸들을 반환하게 만들면 언제든지 그 객체의 캡슐화를 무너뜨리는 위험을 무릎쓸 수밖에 없다.

일반적인 수단으로 접근이 불가능한(protected, private) 멤버 함수도 객체의 내부 요소에 들어간다. 즉, 외부 공개가 차단된 멤버 함수에 대해 이들의 포인터를 반환하는 멤버 함수를 만드는 일이 절대로 없어야 한다.

해결방법

반환 타입에 const 키워드를 붙인다.

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class Rectangle {
public:
    ...
    const Point& upperLeft() const {return pData->ulhc;}
    const Point& lowerRight() const {return pData->lrhc;}
    ...
};

이렇게 하면 꼭짓점 쌍을 읽을 수는 있지만 쓸 수는 없게 된다. 클래스를 구성하는 요소들을 들여다보도록 하자는 것은 처음부터 설계할 수 있고 이는 의도적인 캡슐화 완화라고 할 수 있다. 더 중요한 부분은 느슨하게 만든 데에도 제한을 두었다는 것이다. (읽기 접근O, 쓰기 접근 X)

무효 참조 핸들

핸들이 있기는 하지만 그 핸들을 따라갔을 때 실제 객체의 데이터가 없는 것, 핸들이 물고 있는 객체가 없어지는 현상은 함수가 객체를 값으로 반환할 경우에 가장 흔하게 발생한다

ex1)

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class GUIObject {...};
// Rectangle 객체를 값으로 반환한다.
const Rectangle boundingBox(const GUIObject& obj);

이 상태에서 어떤 사용자가 이 함수를 사용한다 생각해보자

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// pgo를 써서 임의의 GUIObject를 가리키도록 한다.
GUIObject *pgo;
...
// pgo가 가리키는 GUIObject의 사각 테두리 영역으로부터 
// 좌측 상단 꼭짓점의 포인터를 얻는다
const Point *pUpperLeft = &(boundingBox(*pgo).upperLeft());

마지막 문장에서 boundingBox 함수를 호출하면 Rectangle 임시 객체가 새로 만들어진다. (이 객체를 temp라 하자)

다음엔 이 temp에 대해 upperLeft가 호출될 텐데, 이 호출로 인해 temp의 내부 데이터, 정확히 말하면 두 Point 객체 중 하나에 대한 참조자가 나온다.

마지막으로 이 참조자에 & 연산자를 건 결과 값(주소) 이 pUpperLeft 포인터에 대입된다.

이 문장이 끝날 무렵 boundingBox 함수의 반환 값(임시 객체temp)이 소멸된다.

temp가 소멸되니 그 안에 들어있는 Point 객체들도 덩달아 없어진다.

그럼 pUpperLeft 포인터가 가리키는 객체는 이제 날아가고 없게 된다.

이 문장은 pUpperLeft에게 객체를 달아 줬다가 주소 값만 남기고 몽땅 빼앗아 간 것이다.

객체의 내부에 대한 핸들을 반환하는 함수는 어떻게든 위험하다

핸들을 반환하는 멤버 함수를 절대로 두지 말라는 말은 아니다

operator[] 연산자는 string, vector 등의 클래스에서 개개의 원소를 참조할 수 있게 만드는 용도로 제공되고 있는데, 실제로 이 연산자는 내부적으로 해당 컨테이너에 들어 있는 개개의 원소 데이터에 대한 참조자를 반환하는 식으로 동작한다. 물론 이 원소 데이터는 컨테이너가 사라질 때 같이 사라지는 데이터이다. 하지만 이런 함수는 예외적인 것이다.

참고