[CPP-04 ex01] 추상 클래스의 필요성 순수 가상함수

추상 클래스의 특징은 오버라이드, 즉 '함수를 반드시 재정의해야하는 것'이라고 정리할 수 있을 것 같다. 순수 가상함수를 재정의하지 않으면 코드 상에서 에러로 판단하기 때문에 실수들을 방지할 수 있다.

0. 과제 조건

[ex01: I don’t want to set the world on fire]

• Character 클래스를 작성한다.

  • 생성시 AP 40으로 초기화, 현재 무기 사용시 AP 소모, AP 없으면 공격 불가능

  • 멤버변수 : name, AP, waepon

  • 멤버함수 : ..., recoverAP(), attack()

  • recoverAP() 호출시 AP 10 회복, 최대 40

  • 현재 무기의 attack() 호출시 적 HP 감소(최소HP 0), 장착된 무기가 없으면 아무일도 생기지 않음

    • NAME attacks ENEMY_TYPE with a WEAPON_NAME 메세지 출력

  • << 연산자 오버로드 호출시 아래 메세지 출력

    • NAME has AP_NUMBER AP and wields a WEAPON_NAME

  • equip() 호출시 아래 메세지 출력

    • NAME has AP_NUMBER AP and is unarmed

• AWeapon 클래스를 작성한다. (추상 클래스)

  • 멤버변수 : 무기 이름, 데미지 포인트, AP 비용 (액션포인트)

  • 멤버함수 : getName(), getAPCost(), getDamage(), attack()

  • attack() 을 호출하면 소리/빛 효과가 생기는데, 파생 클래스마다 달라야한다. -> 순수가상함수로 선언해야 한다.

    • -> PlasmaRifle 파생클래스

      • Name: "Plasma Rifle"

      • Damage: 21

      • AP cost: 5

      • Output of attack(): " piouuu piouuu piouuu "

    • -> PowerFist 파생클래스

      • Name: "Power Fist"

      • Damage: 50

      • AP cost: 8

      • Output of attack(): " pschhh SBAM! "

• Enemy 클래스

  • 멤버변수 : HP, type

  • 멤버함수 : getType(), getHP(), virtual void takeDamage(int)

  • takdDamage() 호출시 데미지를 입고, 0 이하면 아무일도 일어나지 않음.

    • -> SuperMutant 파생클래스

      • HP: 170

      • Type: "Super Mutant"

      • 생성자: "Gaaah. Me want smash heads!"

      • 소멸자: "Aaargh..."

      • Overloads takeDamage to take 3 less damage points than normal

    • -> RadScorpion 파생클래스

      • HP: 80

      • Type: "RadScorpion"

      • 생성자: " click click click "

      • 소멸자: " SPROTCH "

• 아래 main문과 동일한 output이 나오도록 구현한다.

  int main()
  {
    Character* me = new Character("me"); // 메세지 없음

    std::cout << *me; // ap와 장학된 무기 출력

    Enemy* b = new RadScorpion(); // 적 생성자 메세지 click click click

    AWeapon* pr = new PlasmaRifle(); // 메세지 없음
    AWeapon* pf = new PowerFist(); // 메세지 없음

    me->equip(pr); // pr 장착
    std::cout << *me // ap와 장학된 무기 출력
    me->equip(pf); // pf 장착

    me->attack(b); // pf로 50만큼 공격, 적 hp 30
    std::cout << *me; // ap -8 = 32
    me->equip(pr); // pr 장착
    std::cout << *me; 
    me->attack(b); // pr로 21만큼 공격, 적 데미지 9
    std::cout << *me; // ap -5 = 27
    me->attack(b); // pr로 21만큼 공격, 적 데미지 0, 적 소멸 SPROTCH
    std::cout << *me; // ap=22, pr장착

    return 0;
  }

  $> clang++ -W -Wall -Werror *.cpp
  $> ./a.out | cat -e

  me has 40 AP and is unarmed$
  * click click click *$
  me has 40 AP and wields a Plasma Rifle$
  me attacks RadScorpion with a Power Fist$
  * pschhh... SBAM! *$
  me has 32 AP and wields a Power Fist$
  me has 32 AP and wields a Plasma Rifle$
  me attacks RadScorpion with a Plasma Rifle$
  * piouuu piouuu piouuu *$
  me has 27 AP and wields a Plasma Rifle$
  me attacks RadScorpion with a Plasma Rifle$
  * piouuu piouuu piouuu *$
  * SPROTCH *$
  me has 22 AP and wields a Plasma Rifle$

1. 가상함수의 문제점

이전 과제에서 가상함수를 통해 다형성을 갖춘 클래스를 작성하는 방법을 학습했다. 하지만 가상 함수에 허점이 있다면, 부모 class에서 구현한 가상함수를 자식 class가 반드시 구현해야 한다는 강제성이 없다는 점일 것이다. 이렇게 되면 class 상속을 통해서는 객체지향 프로그래밍의 핵심인 다형성을 구성하지 못하게 된다.

이런 이유로 등장한 것이 순수 가상 함수 이다.

2. 순수 가상 함수 (pure virtual function)

순수 가상함수란 함수의 몸체를 정의하지 않는 함수이다.

virtual type func_name() = 0;

순수 가상 함수의 선언은 위와 같은 형태가 되며, 해당 클래스에서 구현을 할 수 없고, 상속받은 자식 클래스에서 반드시 재정의해야하는 멤버함수이다.

// .hpp

class AWeapon // 추상 클래스
{
    ...
    virtual void attack(void) const = 0; // 순수가상함수, 소스파일에서 정의 X
};

class PlasmaRifle : public AWeapon
{
 ...
    void    attack() const;
};

class PowerFist : public AWeapon
{
    ...
    void    attack() const;    
};

// .cpp

void PlasmaRifle::attack(void) const
{
    std::cout << "* piouuu piouuu piouuu *" << std::endl;
}

void PowerFist::attack(void) const
{
    std::cout << "* pschhh... SBAM! *" << std::endl;
}

3. 추상 클래스 (abstract class)

위와 같은 순수 가상함수를 하나 이상 멤버함수로 두고 있는 클래스를 추상 클래스라고 한다. 추상 클래스는 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 특징인 다형성을 가진 함수의 집합을 정의할 수 있게 해준다는 점에서 의미가 있다.

추상 클래스는 동작이 정의되지 않은 순수 가상 함수를 포함하고 있으므로, 인스턴스를 생성할 수 없다. 상속을 통해 먼저 파생 클래스를 만들고, 파생 클래스에서 순수 가상 함수를 재정의한 후에 파생 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있게 된다.

추상 클래스의 특징은 오버라이드, 즉 함수를 반드시 재정의해야하는 것이라고 한마디로 정리할 수 있을 것 같다. 순수 가상함수를 재정의하지 않으면 코드 상에서 에러로 판단하기 때문에 실수들을 방지할 수 있다.