[C++] UpCasting & DownCasting
포인터
주소를 저장하는(가리키는) 변수
변수의 생성주기 때문에 사용
- Stack
- 변수(지역변수, 함수의 복귀주소 (RET), 매개변수)는 기본적으로 Stack에 할당됨
- 생성된 코드 블록 내에서만 유효
int* GetAddress()
{
int num = 10; // 지역변수 선언
int* pNum = # // 지역변수 선언 및 초기화
return pNum; // pNUm이 가지는 지역변수 num의 주소를 반환
}
int main(void)
{
int* pNum = GetAddress(); // 반환된 주소로 초기화
std::cout << *pNum << std::endl; // 제어권을 잃은 상태로서, 반환된 주소에 해당하는 메모리에 남은 값을 출력 (언제 쓰레기 값이 될 지 모름)
return 0;
}
- Heap
- 런타임 중에 동적으로 할당한 변수들이 저장되는 공간
- 프로그램과 생명주기를 함께 함
- 프로그래머가 직접 new와 delete 연산자로 메모리 할당과 해제를 관여할 수 있다
int* GetAddress()
{
int* pNum = new int(5); // int 타입의 5를 가지고 있는 메모리를 pNum에 동적할당
return pNum; // pNum이 가리키고 있는 주소 반환
}
int main(void)
{
int* pData = GetAddress(); //pNum이 가지는 주소로 pData 초기화
std::cout << *pData << std::endl; //pData가 가리키는 주소에 해당하는 값 출력 (5)
int* pNumAddr = pData; //pNumAddr도 pData와 같은 주소를 가리킴(참조카운팅++)
delete pData; //pData가 가리키는 주소에 해당하는 메모리 해제
std::cout << *pNumAddr << std::endl; //쓰레기 값 출력
return 0;
}
nullptr 체크
int* GetAddress()
{
int* pNum = nullptr; return pNum;
}
int main(void)
{
int* pNum = GetAddress();
if (pNum)
std::cout << *pNum << std::endl; else std::cout << "nullptr" << endl;
return 0;
}
상속관계의 객체들은 서로를 가로지르는 타입 캐스팅이 가능하다
업캐스팅
- 기본 클래스 포인터로 파생클래스 객체를 가리키는 것
- 그냥 파생클래스 객체를 선언해서 가져다 쓰면 되지 않는가…?
- 다형성을 이용해서 코드 재사용성을 높인다
// 예제 코드
class CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CBase" << std::endl;
}
};
class CDerived1 : public CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CDerived1" << std::endl;
} //overriding
};
class CDerived2 : public CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CDerived2" << std::endl;
} //overriding
};
위 결과를 내기 위한 3가지 Solution
// 1) 각 파생클래스 객체를 선언하여 사용
main int main(void)
{
CBase base;
CDerived1 derived1;
CDerived2 derived2;
base.Show();
derived1.Show();
derived2.Show();
return 0;
}
// 2) 포인터, 동적바인딩을 활용
main int main(void)
{
CBase* pInterface = nullptr;
CBase* pBase = new CBase;
CDerived1* pDerived1 = new CDerived1;
CDerived2* pDerived2 = new CDerived2;
pInterface = pBase;
pInterface->Show();
pInterface = pDerived1;
pInterface->Show();
pInterface = pDerived2;
pInterface->Show();
delete pBase;
delete pDerived1;
delete pDerived2;
return 0;
}
// 3) 업캐스팅
main int main(void)
{
std::string classNames[3] = {"CBase", "CDerived1", "CDerived2" };
std::string className = "";
std::map<std::string, CBase*> mapData;
CBase* pInterface = nullptr;
CBase* pBase = new CBase;
CDerived1* pDerived1 = new CDerived1;
CDerived2* pDerived2 = new CDerived2;
mapData.insert(std::make_pair(classNames[0], pBase));
mapData.insert(std::make_pair(classNames[1], pDerived1));
mapData.insert(std::make_pair(classNames[2], pDerived2));
for (int idx = 0; idx < 3; idx++)
{
className = classNames[idx];
pInterface = mapData.find(className)->second; //업 캐스팅 pInterface->Show();
}
mapData.clear();
delete pBase;
delete pDerived1;
delete pDerived2;
return 0;
}
- 객체를 동적할당을 통해 힙에 생성하고, 주소를 알고 있으면 됨.
- 단 한번의 객체 생성으로 map에 해당 클래스의 이름과 함께 객체의 주소를 저장 (초기화)
- 이 map을 어디서든 가져다 쓸 수 있게 만든다면 (싱글톤 & 팩토리 패턴) 기본 클래스 타입의 포인터 변수만 선언하고 그 포인터 변수로 업캐스팅하게 되면서 for문 속 단 세줄로 효율적으로 구현 가능
다운캐스팅
- 동일한 타입의 포인터가 동일한 타입을 가리키는 것
- 업캐스팅을 하게 되면 기본 클래스에 정의된 멤버만 호출할 수 있기 때문에 파생클래스 고유의 기능을 사용할 수 없다
기본클래스 포인터->파생클래스 객체 ==> 파생클래스 포인터->파생클래스 객체
- 이 때 파생클래스는 서로 동일한 타입이여야 하며, 명시적 형변환을 해야한다
class CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CBase" << std::endl;
}
void A()
{
std::cout << "A의 고유 기능" << std::endl;
}
};
class CDerived1 : public CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CDerived1" << std::endl;
}
void B()
{
std::cout << "B의 고유 기능" << std::endl;
}
};
class CDerived2 : public CBase
{
public: virtual void Show()
{
std::cout << "CDerived2" << std::endl;
}
void C()
{
std::cout << "C의 고유 기능" << std::endl;
}
};
int main(void)
{
std::string classNames[3] = { "CBase", "CDerived1", "CDerived2" };
std::string className = "";
std::map<std::string, CBase*> mapData;
CBase* pInterface = nullptr;
CBase* pBase = new CBase;
CDerived1* pDerived1 = new CDerived1;
CDerived2* pDerived2 = new CDerived2;
mapData.insert(std::make_pair(classNames[0], pBase));
mapData.insert(std::make_pair(classNames[1], pDerived1));
mapData.insert(std::make_pair(classNames[2], pDerived2));
for (int idx = 0; idx < 3; idx++)
{
className = classNames[idx];
pInterface = mapData.find(className)->second; //업 캐스팅
switch (idx)
{
case 0:
pBase = (CBase*)pInterface; //다운 캐스팅(pInterface를 CBase로 타입 캐스팅)
pBase->A();
break;
case 1:
pDerived1 = (CDerived1*)pInterface; //다운 캐스팅
pDerived1->B();
break;
case 2:
pDerived2 = (CDerived2*)pInterface; //다운 캐스팅
pDerived2->C();
break;
default:
break;
}
}
mapData.clear();
delete pBase;
delete pDerived1;
delete pDerived2;
return 0;
}
- 위 다운 캐스팅에서 쓰인 형변환은 C타입 캐스팅
- 어떠한 제약 조건도 없이 프로그래머가 지정한 타입으로 강제 캐스팅 -> 실수가 있으면 바로 에러
- 모던 C++에서는 RTTI(Run Time Type Information)와 함께 안전하고 강력하고 다양한 방식의 타입 캐스팅을 지원
