씹어먹는 C++ - <6 - 2. 가상(virtual) 함수와 다형성>

이번 강좌에서는

is - a 와 has - a 관계
오버라이딩(overriding)
virtual 키워드와 가상함수(virtual function)
다형성(polymorphism)

에 대해서 배웁니다.

안녕하세요 여러분! 지난번 강좌는 재미있으셨나요. C++ 이란 산을 넘기 위해 아직도 지나가야 할 관문이 앞에 수 없이 많지만, 그래도 이번 강좌를 통해서 그 관문 하나는 지나갈 수 있으리라 생각합니다. 이번 강좌에서는 객체지향프로그래밍의 핵심 개념 하나에 대해서 배울 것입니다. 기대하세요 :)

is - a 와 has - a

일단 이야기를 진행하기 전에, 어떠한 경우에서 상속을 사용하는지 생각해봅시다. C++ 에서 상속을 도입한 이유는 단순히 똑같은 코드를 또 쓰는 것을 막기 위한 Ctrl + C, Ctrl + V 방지용으로 위한 것이 아닙니다 (물론 그러한 이유도 약간 있겠지만). 실제 이유는 상속이라는 기능을 통해서 객체지향프로그래밍에서 추구하는 실제 객체의 추상화를 좀 더 효과적으로 할 수 있게 되었습니다.

이게 무슨 말이냐면 상속이란 것이 없던 C 언어에서는 어떠한 구조체 사이의 관계를 표현할 수 있는 방법이 없었습니다. 하지만 C++ 에서 상속이란 것을 도입함으로써, 클래스 사이에 관계를 표현할 수 있게 되었는데, 예를 들어서 Manager 가 Employee 를 상속한다;

class Manager : public Employee

의 의미는,

Manager 클래스는 Employee 의 모든 기능을 포함한다
Manager 클래스는 Employee 의 기능을 모두 수행할 수 있기 때문에 (Manager 에게는 약간 기분 나쁘겠지만) Manager 를 Employee 라고 칭해도 무방하다
즉, 모든 Manager 는 Employee 이다
Manager is a Employee !!

따라서, 모든 상속 관계는 is a 관계라고 볼 수 있습니다. 당연한 점은, 이를 뒤바꾸면 성립되지 않는 다는 점입니다. 즉 Manager 는 Employee 이지만 Employee 는 Manager 가 아닙니다. 이렇기에, Manager 를 Employee 로 부를 수 있지만, Employee 는 Manager 로 (미안하게도) 부를 수 없습니다.

프로그램 설계 시에 클래스들 간의 상속 관계를 도표로 나타내는 경우가 종종 있는데, 많은 경우 파생 클래스가 부모 클래스를 화살표로 가리키게 그립니다.

실제 세상에서 is a 관계로 이루어진 것들은 수 없이 많습니다. 예를 들어, '사람' 이라는 클래스가 있다면, '프로그래머는 사람이다 (A programmer is a human)' 이므로, 만일 우리가 프로그래머 클래스를 만든다면 사람 이라는 클래스를 상속 받을 수 있도록 구성할 수 있습니다.

위는 또 다른 is - a 관계의 예로, BankAccount (은행 계좌) 라는 클래스가 있고 Checking Account (자유롭게 입출금이 가능한 계좌지만 이자가 없다) 와 Savings Account (비교적 자유롭게 입출금이 불가능하지만, 매 달 이자가 붙음) 가 이를 상속 받고 있습니다. 즉, 같은 계좌지만 기능이 약간 씩 다른 두 계좌 클래스들이 좀 더 '일반적인' BankAccount 클래스를 상속 받았지요.

이를 통해서 상속의 또 하나의 중요한 특징을 알 수 있습니다. 바로 클래스가 파생되면 파생될 수 록 좀 더 특수화 (구체화;specialize) 된다는 의미 입니다. 즉, Employee 클래스가 일반적인 사원을 위한 클래스 였다면 Manager 클래스 들은 그 일반적인 사원들 중에서도 좀 더 특수한 부류의 사원들을 의미하게 됩니다.

또, BankAccount 도 일반적인 은행 계좌를 위한 클래스 였다면, 이를 상속 받는 CheckingAccount, SavingsAccount 들은 좀 더 구체적인 클래스가 되지요. 반대로, 부모 클래스로 거슬러 올라가면 올라갈 수 록 좀 더 일반화 (generalize) 된다고 말합니다.

그렇다면 모든 클래스들의 관계를 is - a 로만 표현할 수 있을까요? 당연히 그렇지 않습니다. 어떤 클래스들 사이에서는 is - a 대신에 has - a 관계가 성립하기도 합니다. 예를 들어서, 간단히 자동차 클래스를 생각해봅시다. 자동차 클래스를 구성하기 위해서는 엔진 클래스, 브레이크 클래스, 오디오 클래스 등 수 많은 클래스들이 필요합니다. 그렇다고 이들 사이에 is a 관계를 도입 할 수 없습니다. (자동차 is a 엔진? 자동차 is a 브레이크?) 그 대신, 이들 사이는 has - a 관계로 쉽게 표현할 수 있습니다.

즉, 자동차는 엔진을 가진다 (자동차 has a 엔진), 자동차는 브레이크를 가진다 (자동차 has a 브레이크) 이와 같이 말이지요. 이런 has - a 관계는 우리가 흔히 해왔듯이 다음과 같이 클래스로 나타내면 됩니다.

class Car {
 private:
  Engine e;
  Brake b;  // 아마 break 아니냐고 생각하는 사람들이 있을 텐데 :)
  ....
};

또 다른 예로 바로 우리의 EmployeeList 를 들을 수 도 있습니다. EmployeeList 는 Employee 들과 has - a 관계 이지요. 따라서, 실제로 EmployeeList 클래스를 보면

class EmployeeList {
  int alloc_employee;        // 할당한 총 직원 수
  int current_employee;      // 현재 직원 수
  Employee **employee_list;  // 직원 데이터

와 같이 Employee 를 포함하고 있음을 알 수 있습니다.

(다시 보는) 오버라이딩

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  cout << " === 부모 클래스 생성 ===" << endl;
  Parent p;

  p.what();

  cout << " === 자식 클래스 생성 ===" << endl;
  Child c;

  c.what();

  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면

이미 저번 강좌에서도 이야기 했었지만, Parent 에서 what 을 호출하면 당연히 Parent 의 what 이 실행되어서 '부모' 라고 나오고, Parent 를 상속받는 Child 클래스에서 what 을 호출하면, Child 의 what 이 Parent 의 what 을 오버라이드 해서 Child 의 what 이 호출되게 됩니다.

이번에는 코드를 약간 변형해보도록 하겠습니다.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  Parent p;
  Child c;

  cout << "=== 포인터 버전 ===" << endl;
  Parent* p_c = &c;
  p_c->what();

  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면

이번에는 Child 의 객체 c 를 Parent 객체를 가리키는 포인터에 넣었습니다.

Parent* p_c = &c;

어떤 분들은 이와 같은 대입이 가능하냐고 물을 수 있습니다. Parent 와 Child 는 다른 클래스 이니까요. 하지만, 그 분들이 간과하고 있는 점은 Child 가 Parent 를 상속 받고 있다는 점입니다.상속 받는다면 뭐죠? ==> Child is a Parent

즉 (말이 조금 이상하지만) Child 객체 c 도 어떻게 보면 Parent 객체이기 때문에 Parent 객체를 가리키는 포인터가 c 를 가리켜도 무방하다는 것입니다. 이를 그림으로 표현한다면 아래와 같습니다.!

그 대신 p 는 엄연한 Parent 객체를 가리키는 포인터 입니다. 따라서, p 의 what 을 실행한다면 p 는 당연히 '아 Parent 의 what 을 실행해 주어야 겠구나' 하고, Parent 의 what 을 실행해서, Parent 의 what 은 Parent 의 s 를 출력 하게 됩니다. 따라서 위 처럼 '부모' 가 출력됩니다.

이러한 형태의 캐스팅을 (즉 파생 클래스에서 부모 클래스로 캐스팅 하는 것) 을 업 캐스팅 이라고 부릅니다.!

위 그림을 보면 왜 업 캐스팅이라 부르는지 이해가 확 되지요.

그렇다면 업 캐스팅의 반대인 다운 캐스팅도 있을까요?

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  Parent p;
  Child c;

  cout << "=== 포인터 버전 ===" << endl;
  Child* p_p = &p;
  p_p->what();

  return 0;
}

컴파일 한다면 다음과 같은 오류 메세지를 볼 수 있습니다.

컴파일 오류

error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'Parent *' to 'Child *'
Parent * 에서 Child * 로 변환할 수 없습니다.

사실 위와 같은 오류가 발생한 이유는 간단합니다.

만일 Child* 포인터가 Parent 객체를 가리킨다고 해봅시다. 그렇다면 p_p->what() 하게 된다면 Child 의 what 함수가 호출되어야만 하는데, 이는 불가능 합니다. (왜냐하면 p_p 가 가리키는 객체는 Parent 객체 이므로 Child 에 대한 정보가 없습니다). 따라서, 이와 같은 문제를 막기 위해서 컴파일러 상에서 함부로 다운 캐스팅 하는 것을 금지하고 있습니다.

하지만 다음과 같은 상황은 어떨까요.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  Parent p;
  Child c;

  cout << "=== 포인터 버전 ===" << endl;
  Parent* p_p = &c;

  Child* p_c = p_p;
  p_c->what();

  return 0;
}

컴파일 하였다면

컴파일 오류

error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'Parent *' to 'Child *'

Child* p_c 에 Parent * 를 대입하면 안된다는 똑같은 오류가 발생합니다. 하지만 우리는 p_p 가 가리키는 것이 Parent 객체가 아니라 Child 객체라는 사실을 알고 있습니다. 그렇기 때문에 비록 Parent * 포인터를 다운 캐스팅 함에도 불구하고 p_p 가 실제로는 Child 객체를 가리키기 때문에

Child* p_c = p_p;

를 해도 전혀 문제가 없습니다. 이를 위해서는 아래 처럼 강제적으로 타입 변환을 하면 됩니다.

Child* p_c = static_cast<Child*>(p_p);

비록 약간은 위험하지만 (만일 p_p 가 사실은 Child 객체를 가리키지 않는다면?) 컴파일 오류를 발생시키지 않고 성공적으로 컴파일 할 수 있습니다. 그렇다면 만일 p_p 가 사실 Parent 객체를 가리키는데 강제적으로 타입 변환을 해서 what 을 실행한다면 어떨까요?

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  Parent p;
  Child c;

  cout << "=== 포인터 버전 ===" << endl;
  Parent* p_p = &p;

  Child* p_c = static_cast<Child*>(p_p);
  p_c->what();

  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면

와 같은 런타임 오류가 발생하게 됩니다.

이러한 강제적으로 다운 캐스팅을 하는 경우, 컴파일 타임에서 오류를 찾아내기 매우 힘들기 때문에 다운 캐스팅은 작동이 보장되지 않는 한매우매우 추천하지 않는 바입니다.

EmployeeList 다시 보기

자, 그럼 이제 위에서 다룬 내용을 가지고 EmployeeList 를 어떻게 하면 좀 더 간단하게 만들 수 있을 지 생각해봅시다.

class EmployeeList {
  int alloc_employee;  // 할당한 총 직원 수

  int current_employee;  // 현재 직원 수
  int current_manager;   // 현재 매니저 수

  Employee **employee_list;  // 직원 데이터
  Manager **manager_list;    // 매니저 데이터
  // ...

위와 같은 구성에서 가장 문제가 되는 것이 각 클래스 별로 데이터를 따로 보관해야 된다는 것입니다. 즉 Employee 들은 Employee * 가 가리켜야 하고, Manager 들은 Manager * 가 가리켜야 합니다. 만일 무한 상사에서 클래스 하나를 더 추가해달라고 연락이 왔다간 때릴 지도 모르겠지요.

하지만, 한 가지 위에서 배운 사실은, 업 캐스팅은 매우 자유롭게 수행될 수 있다는 점입니다. 즉, Employee * 가 Manager 객체를 가리켜도 별 문제가 없다는 것이지요. 그렇다면 manager_list 를 그냥 지워 버리고, employee_list 가 Employee, Manager 상관없이 가리키게 해도 될까요? 그러면 참 좋겠지만 다음과 같은 문제점이 있습니다.

void print_employee_info() {
  int total_pay = 0;
  for (int i = 0; i < current_employee; i++) {
    employee_list[i]->print_info();
    total_pay += employee_list[i]->calculate_pay();
  }
  ...

바로 여기서, employee_list[i]->print_info() 를 하게 되면 무조건 Employee 클래스의 print_info 함수가 호출된다는 것입니다. 왜냐하면 위에서도 이야기 하였듯이, employee_list[i] 는 Employee 객체를 가리키는 포인터 이기 때문에 자신이 가리키는 객체가 Employee 객체라고 생각합니다.

하지만 우리는 Manager 객체와 Employee 객체 모두 Employee* 가 가리키도록 하였으므로, 만일 employee_list[i] 가 가리키는 것이 Manager 객체 일 때, Manager 의 print_info 함수가 아니라 Employee 의 print_info 함수가 호출되서 다른 결과를 냅니다.

마찬가지로 calculate_pay 함수도 Manager 의 calculate_pay 가 호출 되어야 하는데 Employee 의 calculate_pay 가 호출되어서 (월급이 더 적게나오는 ㅠㅠ) 틀린 결과가 나옵니다. 나쁜 회사였으면 환영할 일이였겠지만 착한 우리의 입장에선 이 문제를 꼭 해결해야 합니다.

실제로,

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Employee {
 protected:
  string name;
  int age;

  string position;  // 직책 (이름)
  int rank;         // 순위 (값이 클 수록 높은 순위)

 public:
  Employee(string name, int age, string position, int rank)
      : name(name), age(age), position(position), rank(rank) {}

  // 복사 생성자
  Employee(const Employee& employee) {
    name = employee.name;
    age = employee.age;
    position = employee.position;
    rank = employee.rank;
  }

  // 디폴트 생성자
  Employee() {}

  void print_info() {
    cout << name << " (" << position << " , " << age << ") ==> "
         << calculate_pay() << "만원" << endl;
  }
  int calculate_pay() { return 200 + rank * 50; }
};

class Manager : public Employee {
  int year_of_service;

 public:
  Manager(string name, int age, string position, int rank, int year_of_service)
      : year_of_service(year_of_service), Employee(name, age, position, rank) {}

  // 복사 생성자
  Manager(const Manager& manager)
      : Employee(manager.name, manager.age, manager.position, manager.rank) {
    year_of_service = manager.year_of_service;
  }

  // 디폴트 생성자
  Manager() : Employee() {}

  int calculate_pay() { return 200 + rank * 50 + 5 * year_of_service; }
  void print_info() {
    cout << name << " (" << position << " , " << age << ", " << year_of_service
         << "년차) ==> " << calculate_pay() << "만원" << endl;
  }
};
class EmployeeList {
  int alloc_employee;        // 할당한 총 직원 수
  int current_employee;      // 현재 직원 수
  Employee** employee_list;  // 직원 데이터

 public:
  EmployeeList(int alloc_employee) : alloc_employee(alloc_employee) {
    employee_list = new Employee*[alloc_employee];

    current_employee = 0;
  }
  void add_employee(Employee* employee) {
    // 사실 current_employee 보다 alloc_employee 가 더
    // 많아지는 경우 반드시 재할당을 해야 하지만, 여기서는
    // 최대한 단순하게 생각해서 alloc_employee 는
    // 언제나 current_employee 보다 크다고 생각한다.
    // (즉 할당된 크기는 현재 총 직원수 보다 많음)
    employee_list[current_employee] = employee;
    current_employee++;
  }
  int current_employee_num() { return current_employee; }

  void print_employee_info() {
    int total_pay = 0;
    for (int i = 0; i < current_employee; i++) {
      employee_list[i]->print_info();
      total_pay += employee_list[i]->calculate_pay();
    }
    cout << "총 비용 : " << total_pay << "만원 " << endl;
  }
  ~EmployeeList() {
    for (int i = 0; i < current_employee; i++) {
      delete employee_list[i];
    }
    delete[] employee_list;
  }
};
int main() {
  EmployeeList emp_list(10);
  emp_list.add_employee(new Employee("노홍철", 34, "평사원", 1));
  emp_list.add_employee(new Employee("하하", 34, "평사원", 1));
  emp_list.add_employee(new Manager("유재석", 41, "부장", 7, 12));
  emp_list.add_employee(new Manager("정준하", 43, "과장", 4, 15));
  emp_list.add_employee(new Manager("박명수", 43, "차장", 5, 13));
  emp_list.add_employee(new Employee("정형돈", 36, "대리", 2));
  emp_list.add_employee(new Employee("길", 36, "인턴", -2));
  emp_list.print_employee_info();
  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면

와 같이 전부다 Employee 의 print_info 와 calculate_pay 함수가 호출되서 원래 결과와 달라집니다.

그런데 놀랍게도 이러한 문제를 5초 만에 해결할 수 있는 방법이 있습니다.

virtual 키워드

EmployeeList 문제를 해결하기 전에 좀 더 간단한 예시로 살펴보겠습니다.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  virtual void what() { cout << s << endl; }
};
class Child : public Parent {
  string s;

 public:
  Child() : s("자식"), Parent() { cout << "자식 클래스" << endl; }

  void what() { cout << s << endl; }
};
int main() {
  Parent p;
  Child c;

  Parent* p_c = &c;
  Parent* p_p = &p;

  cout << " == 실제 객체는 Parent == " << endl;
  p_p->what();

  cout << " == 실제 객체는 Child == " << endl;
  p_c->what();

  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면!

어라? 위 결과를 보셨다면 놀라움을 금치 못하셨을 것입니다.

Parent* p_c = &c;
Parent* p_p = &p;

cout << " == 실제 객체는 Parent == " << endl;
p_p->what();

cout << " == 실제 객체는 Child == " << endl;
p_c->what();

분명히 여기서 p_p 와 p_c 모두 Parent 객체를 가리키는 포인터 입니다. 따라서, p_p->what() 와 p_c->what() 을 하면 모두 Parent 객체의 what() 함수가 실행되서 둘 다 '부모' 라고 출력이 되어야만 했습니다.

그런데, 놀랍게도, 실제 p_p 와 p_c 가 무엇과 결합해 있는지 아는 것 처럼 (p_p 는 Parent 객체를 가리키고, p_c 는 Child 객체를 가리킴) 이에 따른 적절한 what 함수를 호출해준 것입니다.

이와 같은 일이 가능해진 이유는 바로;

class Parent {
  string s;

 public:
  Parent() : s("부모") { cout << "부모 클래스" << endl; }

  virtual void what() { cout << s << endl; }
};

이 virtual 키워드 하나 때문입니다. 이 virtual 키워드는, 다음과 같은 역할을 합니다.

p_c->what();

위 코드를 실행시에 (런타임), 컴퓨터 입장에서;

"흠, p_c 는 Parent 포인터니까 Parent 의 what() 을 실행해야지"
"어 근데 what 이 virtual 이네?"

"잠깐. 이거 실제 Parent 객체 맞어? 아니네 Child 객체네"
"그럼 Child 의 what 을 실행해야지"

반면에

p_p->what();

였을 경우에는

"흠, p_c 는 Parent 포인터니까 Parent 의 what() 을 실행해야지"
"어 근데 what 이 virtual 이네?"

"잠깐. 이거 실제 Parent 객체 맞어? 어 맞네."
"Parent 의 what 을 실행하자"

이렇게 컴파일 시에 어떤 함수가 실행될 지 정해지지 않고 런타임 시에 정해지는 일을 가리켜서 동적 바인딩(dynamic binding) 이라고 부릅니다. 즉,

p_c->what();

에서 Child 의 what 을 실행할지, Parent 의 what 을 실행하지 결정은 런타임에 이루어지게 됩니다. 물론 위 코드에선 컴파일 시에 무조건 p_c->what() 이 Child 의 what 이 실행되도록 정해진 거 아니냐고 물을 수 있지만 다음과 같은 상황을 생각해보세요.

// i 는 사용자로부터 입력받는 변수
if (i == 1) {
  p_p = &c;
} else {
  p_p = &p;
}
p_p->what();

이렇게 된다면 p_p->what() 이 어떤 what 일지에는 런타임에 정해지겠지요? 물론 동적 바인딩의 반대말로 정적 바인딩(static binding) 이란 말도 있습니다. 이는 컴파일 타임에 어떤 함수가 호출될 지 정해지는 것으로 여태까지 여러분이 알고 오셨던 함수에 해당합니다.

덧붙여서, virtual 키워드가 붙은 함수를 가상 함수(virtual function) 라고 부릅니다.

이제 여러분은 그동안 골머리를 썩여왔던 EmployeeList 문제도 해결할 수 있게 되었습니다. 단순히 Employee 클래스의 calculate_pay 함수와 print_info 함수 앞에 virtual 만 붙여주면 깔끔하게 정리 되지요.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Employee {
 protected:
  string name;
  int age;

  string position;  // 직책 (이름)
  int rank;         // 순위 (값이 클 수록 높은 순위)

 public:
  Employee(string name, int age, string position, int rank)
      : name(name), age(age), position(position), rank(rank) {}

  // 복사 생성자
  Employee(const Employee& employee) {
    name = employee.name;
    age = employee.age;
    position = employee.position;
    rank = employee.rank;
  }

  // 디폴트 생성자
  Employee() {}

  virtual void print_info() {
    cout << name << " (" << position << " , " << age << ") ==> "
         << calculate_pay() << "만원" << endl;
  }
  virtual int calculate_pay() { return 200 + rank * 50; }
};

class Manager : public Employee {
  int year_of_service;

 public:
  Manager(string name, int age, string position, int rank, int year_of_service)
      : year_of_service(year_of_service), Employee(name, age, position, rank) {}

  int calculate_pay() { return 200 + rank * 50 + 5 * year_of_service; }
  void print_info() {
    cout << name << " (" << position << " , " << age << ", " << year_of_service
         << "년차) ==> " << calculate_pay() << "만원" << endl;
  }
};
class EmployeeList {
  int alloc_employee;        // 할당한 총 직원 수
  int current_employee;      // 현재 직원 수
  Employee** employee_list;  // 직원 데이터

 public:
  EmployeeList(int alloc_employee) : alloc_employee(alloc_employee) {
    employee_list = new Employee*[alloc_employee];
    current_employee = 0;
  }
  void add_employee(Employee* employee) {
    // 사실 current_employee 보다 alloc_employee 가 더
    // 많아지는 경우 반드시 재할당을 해야 하지만, 여기서는
    // 최대한 단순하게 생각해서 alloc_employee 는
    // 언제나 current_employee 보다 크다고 생각한다.
    // (즉 할당된 크기는 현재 총 직원수 보다 많음)
    employee_list[current_employee] = employee;
    current_employee++;
  }
  int current_employee_num() { return current_employee; }

  void print_employee_info() {
    int total_pay = 0;
    for (int i = 0; i < current_employee; i++) {
      employee_list[i]->print_info();
      total_pay += employee_list[i]->calculate_pay();
    }

    cout << "총 비용 : " << total_pay << "만원 " << endl;
  }
  ~EmployeeList() {
    for (int i = 0; i < current_employee; i++) {
      delete employee_list[i];
    }
    delete[] employee_list;
  }
};
int main() {
  EmployeeList emp_list(10);
  emp_list.add_employee(new Employee("노홍철", 34, "평사원", 1));
  emp_list.add_employee(new Employee("하하", 34, "평사원", 1));

  emp_list.add_employee(new Manager("유재석", 41, "부장", 7, 12));
  emp_list.add_employee(new Manager("정준하", 43, "과장", 4, 15));
  emp_list.add_employee(new Manager("박명수", 43, "차장", 5, 13));
  emp_list.add_employee(new Employee("정형돈", 36, "대리", 2));
  emp_list.add_employee(new Employee("길", 36, "인턴", -2));
  emp_list.print_employee_info();
  return 0;
}

성공적으로 컴파일 하였다면

와 같이 비록 Employee* 가 가리키고 있음에도 불구하고 Manager 면 Manager 의 함수를, Employee 면 Employee 의 함수를 잘 호출하고 있음을 알 수 있습니다. 물론 바뀐 것은 단 두 단어. virtual 키워들을 Employee 의 함수들 앞에 추가해놓은 것 뿐이지요.

employee_list[i]->print_info();
total_pay += employee_list[i]->calculate_pay();

이 두 부분은 employee_list[i] 가 Employee 냐 Manager 에 따라서 다르게 동작하게 됩니다. 이렇게 같은 print_info 함수를 호출했음에도 불구하고 어떤 경우는 Employee 의 것이, 어떤 경우는 Manager 의 것이 호출되는 일; 즉 하나의 메소드를 호출했음에도 불구하고 여러가지 다른 작업들을 하는 것을 바로 다형성(polymorphism) 이라고 부릅니다.

참고로, 다형성을 뜻하는 영어 단어인 polymorphism 은,여러개를 의미하는 그리스어 'poly' 와, 모습, 모양을 뜻하는 그리스어 'morphism' 에서 온 단어로 '여러가지 형태' 라는 의미 입니다.

자 그러면 이번 강좌는 여기에서 마치도록 하겠습니다. 아마도 virtual 키워드를 처음 접했더라면 머가 어떻게 되는지 많이 헷갈릴 수 있는데 꼭 여러번 테스트 프로그램을 만들어보아서 확실히 이해하고 넘어가도록 합시다 :)

생각해보기

문제 1

그렇다면 프로그램 내부적으로 virtual 함수들은 어떻게 처리될까요? 즉, 이 포인터가 어떠한 객체를 가리키는지 어떻게 알 수 있을까요? (난이도 : 上)

강좌를 보다가 조금이라도 궁금한 것이나 이상한 점이 있다면 꼭 댓글을 남겨주시기 바랍니다. 그 외에도 강좌에 관련된 것이라면 어떠한 것도 질문해 주셔도 상관 없습니다. 생각해 볼 문제도 정 모르겠다면 댓글을 달아주세요.

현재 여러분이 보신 강좌는 <6 - 2. 가상(virtual) 함수와 다형성> 입니다. 이번 강좌의 모든 예제들의 코드를 보지 않고 짤 수준까지 강좌를 읽어 보시기 전까지 다음 강좌로 넘어가지 말아주세요

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씹어먹는 C++ - <6 - 2. 가상(virtual) 함수와 다형성>

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