[C언어 21] C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

728x90

C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

C 언어는 객체지향 언어(OOP)를 지원하지 않는 절차적 언어입니다. 그러나 구조체와 함수 포인터를 조합하거나 특정 설계 패턴을 사용하여 객체지향의 핵심 개념을 구현할 수 있습니다. 이번 글에서는 C 언어로 클래스, 상속, 다형성과 같은 객체지향 특징을 흉내 내는 방법을 설명합니다.

1. C에서 클래스 흉내내기: 구조체와 함수의 조합

클래스의 중요한 특징은 **데이터(멤버 변수)**와 **행동(멤버 함수)**를 묶어서 하나의 단위로 관리하는 것입니다. C에서는 다음과 같은 방식으로 이를 흉내낼 수 있습니다.

1.1. 구조체를 사용하여 데이터 관리

구조체는 클래스의 멤버 변수와 유사한 데이터 구조를 정의합니다.

예제:

#include <stdio.h>

// 구조체 정의
typedef struct {
    int x, y; // 멤버 변수
} Point;

int main() {
    Point p = {10, 20}; // 구조체 초기화
    printf("x: %d, y: %d\n", p.x, p.y);
    return 0;
}

1.2. 구조체와 함수의 결합

함수를 사용하여 구조체 데이터를 처리하면 클래스의 멤버 함수와 유사한 효과를 낼 수 있습니다.

예제:

#include <stdio.h>

// 구조체 정의
typedef struct {
    int x, y;
} Point;

// 구조체 데이터를 처리하는 함수
void setPoint(Point *p, int x, int y) {
    p->x = x;
    p->y = y;
}

void printPoint(Point *p) {
    printf("x: %d, y: %d\n", p->x, p->y);
}

int main() {
    Point p;
    setPoint(&p, 10, 20); // 구조체 데이터 설정
    printPoint(&p);       // 구조체 데이터 출력
    return 0;
}

1.3. 구조체와 함수 포인터를 사용하여 동적 메서드 연결

함수 포인터를 구조체에 포함하면 클래스의 동적 메서드처럼 사용할 수 있습니다.

예제:

#include <stdio.h>

// 구조체 정의
typedef struct {
    int x, y;

    // 함수 포인터
    void (*set)(struct Point *, int, int);
    void (*print)(struct Point *);
} Point;

// 함수 구현
void setPoint(Point *p, int x, int y) {
    p->x = x;
    p->y = y;
}

void printPoint(Point *p) {
    printf("x: %d, y: %d\n", p->x, p->y);
}

int main() {
    Point p;

    // 함수 포인터 초기화
    p.set = setPoint;
    p.print = printPoint;

    // 함수 호출
    p.set(&p, 30, 40);
    p.print(&p);

    return 0;
}

2. C 언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

C 언어의 구조체와 함수 포인터를 활용하면 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념인 추상화(Abstraction), 상속(Inheritance), 다형성(Polymorphism), 캡슐화(Encapsulation)를 흉내 낼 수 있습니다.

2.1. 추상화 (Abstraction)

추상화는 불필요한 세부 사항을 숨기고, 중요한 기능만 노출하여 복잡성을 줄이는 객체지향의 특징입니다. 인터페이스를 통해 구체적인 구현에 의존하지 않고 동작을 정의할 수 있습니다.

C에서는 함수 포인터를 사용하여 인터페이스를 정의하고 이를 구현체에 할당하여 추상화를 구현합니다.

예제: 추상화를 활용한 인터페이스

#include <stdio.h>

// 추상화된 인터페이스
typedef struct {
    void (*draw)(void); // draw 함수 포인터
} Shape;

// 사각형 구현
void draw_rectangle() {
    printf("Drawing a rectangle\n");
}

// 원 구현
void draw_circle() {
    printf("Drawing a circle\n");
}

int main() {
    Shape rectangle = {draw_rectangle}; // 사각형 생성
    Shape circle = {draw_circle};       // 원 생성

    rectangle.draw(); // 사각형 그리기
    circle.draw();    // 원 그리기

    return 0;
}

코드 설명:

Shape 구조체는 draw라는 함수 포인터를 포함하여 인터페이스 역할을 합니다.
draw_rectangle과 draw_circle은 각각 사각형과 원을 그리는 함수로, 인터페이스의 구현체입니다.
rectangle과 circle 객체는 Shape 구조체를 사용해 생성되며, 각각 다른 구현체(draw_rectangle, draw_circle)를 할당받습니다.
rectangle.draw()와 circle.draw()를 호출하면 각 객체에 맞는 구현체가 실행됩니다.

2. 상속 (Inheritance)

상속은 기존의 클래스(기본 클래스)를 확장하여 새로운 클래스(파생 클래스)를 생성하는 기능입니다. C에서는 구조체를 포함하여 기본 클래스의 속성과 메서드를 파생 클래스에 전달할 수 있습니다.

예제: 구조체 포함을 활용한 상속

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 기본 클래스
typedef struct {
    char name[20];
    void (*speak)(void*);
} Animal;

// 기본 클래스 메서드
void animal_speak(void* self) {
    printf("Generic animal sound!\n");
}

// 파생 클래스 (Dog)
typedef struct {
    Animal base; // Animal 포함
    int speed;
} Dog;

// Dog 메서드
void dog_speak(void* self) {
    Dog* dog = (Dog*)self;
    printf("Dog: %s says Woof! Speed=%d\n", dog->base.name, dog->speed);
}

int main() {
    Dog myDog;
    snprintf(myDog.base.name, sizeof(myDog.base.name), "Buddy");
    myDog.speed = 50;

    myDog.base.speak = dog_speak; // 함수 오버라이딩
    myDog.base.speak(&myDog);

    return 0;
}

코드 설명:

Animal 구조체는 이름(name)과 행동(speak 함수 포인터)을 포함한 기본 클래스 역할을 합니다.
Dog 구조체는 Animal을 포함하며(base), speed 속성을 추가하여 기본 클래스를 확장합니다.
dog_speak는 speak 메서드를 오버라이딩하며, Dog만의 동작을 정의합니다.
myDog.base.speak를 호출하면 오버라이딩된 dog_speak 함수가 실행됩니다.

3. 다형성 (Polymorphism)

다형성은 동일한 인터페이스를 사용하여 서로 다른 객체를 처리할 수 있는 능력입니다. C에서는 함수 포인터 배열을 사용하여 인터페이스를 정의하고 이를 다양한 구현체에서 공유하도록 구현할 수 있습니다.

예제: 다형성을 활용한 함수 포인터 배열

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 인터페이스 정의
typedef struct {
    void (*speak)(void);
} Animal;

// Dog 구현
void dog_speak() {
    printf("Woof! Woof!\n");
}

// Cat 구현
void cat_speak() {
    printf("Meow! Meow!\n");
}

int main() {
    Animal dog = {dog_speak}; // 개 객체 생성
    Animal cat = {cat_speak}; // 고양이 객체 생성

    Animal* animals[] = {&dog, &cat};

    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        animals[i]->speak(); // 각 동물의 speak 함수 호출
    }

    return 0;
}

코드 설명:

Animal 구조체는 speak 함수 포인터를 포함하며 인터페이스 역할을 합니다.
dog_speak와 cat_speak는 각각 개와 고양이의 speak 메서드 구현체입니다.
animals 배열은 다양한 Animal 객체를 저장하고, 반복문에서 다형성을 활용하여 모든 객체의 speak 메서드를 호출합니다.

4. 캡슐화 (Encapsulation)

캡슐화는 데이터를 객체 내부에 숨기고, 메서드를 통해서만 접근하도록 하는 객체지향의 특징입니다. C에서는 static 변수와 함수 포인터를 사용하여 데이터를 캡슐화할 수 있습니다.

예제: 캡슐화를 활용한 데이터 보호

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 캡슐화된 데이터와 메서드
typedef struct {
    char name[20];
    int age;

    void (*set_name)(struct Person*, const char*);
    void (*set_age)(struct Person*, int);
    void (*print)(struct Person*);
} Person;

// 메서드 구현
void set_name(Person* self, const char* name) {
    strncpy(self->name, name, sizeof(self->name));
}

void set_age(Person* self, int age) {
    if (age >= 0) { // 유효성 검사
        self->age = age;
    } else {
        printf("Invalid age!\n");
    }
}

void print(Person* self) {
    printf("Name: %s, Age: %d\n", self->name, self->age);
}

// 객체 생성
Person create_person() {
    Person p;
    p.set_name = set_name;
    p.set_age = set_age;
    p.print = print;
    return p;
}

int main() {
    Person person = create_person();

    person.set_name(&person, "Alice");
    person.set_age(&person, 25);
    person.print(&person);

    person.set_age(&person, -5); // 유효성 검사 실패
    person.print(&person);

    return 0;
}

코드 설명:

Person 구조체는 이름과 나이를 캡슐화하고, 메서드를 통해서만 접근하도록 설계되었습니다.
set_age는 유효성 검사를 통해 잘못된 데이터를 방지합니다.
메서드 호출(person.set_name, person.set_age)로 데이터를 수정하고, 출력 메서드로 데이터를 확인합니다.

마무리

C 언어는 객체지향 언어가 아니지만, 구조체와 함수 포인터를 활용하여 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념인 추상화, 상속, 다형성, 캡슐화를 흉내 낼 수 있습니다. 이러한 기법은 제한된 환경이나 시스템 프로그래밍에서 객체지향의 장점을 일부 활용할 수 있는 유용한 방법입니다.

그러나, C 언어의 이러한 구현은 복잡하고 코드 유지보수가 어렵다는 단점이 있습니다. 객체지향 프로그래밍이 필요한 경우라면, Java나 C++과 같은 객체지향을 언어 차원에서 지원하는 언어를 사용하는 것이 더 적합합니다.

Java는 완전한 객체지향 언어로, 캡슐화와 상속, 다형성을 손쉽게 구현할 수 있는 클래스 기반 구조와 풍부한 라이브러리를 제공합니다.
C++은 절차적 프로그래밍과 객체지향 프로그래밍을 모두 지원하며, C와 호환성을 유지하면서도 강력한 객체지향 기능(예: 가상 함수, 다중 상속)을 제공합니다.

결론적으로, C 언어는 객체지향적인 설계를 흉내 낼 수 있지만, 복잡한 시스템에서는 Java나 C++처럼 객체지향을 본격적으로 지원하는 언어를 사용하는 것이 더 효율적입니다. 하지만 C의 이러한 특성은 시스템 프로그래밍이나 제한된 리소스 환경에서 여전히 강력한 유연성을 제공하며, 객체지향의 기본 개념을 이해하고 학습하는 데 좋은 연습이 될 수 있습니다.

💡 도움이 되셨다면 댓글과 공감 부탁드립니다! 😊
📌 더 많은 알고리즘 풀이와 프로그래밍 자료는 블로그에서 확인하세요!
✉️ 문의나 피드백은 댓글이나 이메일로 남겨주세요.

728x90

'Computer Science > C 언어' 카테고리의 다른 글

C 표준 라이브러리 qsort() (feat. 퀵 정렬) (0)	2025.01.13
[C언어 22] 정렬 알고리즘 총 정리: C언어 구현 (0)	2025.01.12
[C언어 20] Declarations 선언문 (0)	2024.12.28
[C언어 19] Advanced Uses of Pointers 포인터의 고급 활용 (1)	2024.12.27
[C언어 18] File Input/Output (파일 입출력) (0)	2024.12.25

rnasterofmysea

[C언어 21] C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

1. C에서 클래스 흉내내기: 구조체와 함수의 조합

1.1. 구조체를 사용하여 데이터 관리

1.2. 구조체와 함수의 결합

1.3. 구조체와 함수 포인터를 사용하여 동적 메서드 연결

2. C 언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

2.1. 추상화 (Abstraction)

2. 상속 (Inheritance)

3. 다형성 (Polymorphism)

4. 캡슐화 (Encapsulation)

마무리

'Computer Science > C 언어' 카테고리의 다른 글

티스토리툴바

[C언어 21] C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

C언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

1. C에서 클래스 흉내내기: 구조체와 함수의 조합

1.1. 구조체를 사용하여 데이터 관리

1.2. 구조체와 함수의 결합

1.3. 구조체와 함수 포인터를 사용하여 동적 메서드 연결

2. C 언어로 객체지향 프로그래밍 흉내내기

2.1. 추상화 (Abstraction)

2. 상속 (Inheritance)

3. 다형성 (Polymorphism)

4. 캡슐화 (Encapsulation)

마무리

'Computer Science > C 언어' 카테고리의 다른 글

관련글

티스토리툴바