[C++] 연산자 오버로딩(Operator Overloading)
👻 연산자 오버로딩
연산자 오버로딩(Operator Overloading)은 말 그대로 연산자를 오버로딩, 즉 중복 정의 한다는 의미이다. 일반적인 변수들을 더하고 싶을 땐 + 기호를 사용하면 문제없이 잘 더해지지만 클래스 타입인 경우 문제가 생기게 된다.
class Position
{
public:
int _x;
int _y;
}
int main()
{
Position pos;
pos._x = 0;
pos._y = 0;
Position pos2;
pos2._x = 1;
pos2._y = 1;
Position pos3 = pos + pos2; // error
}
위처럼 에러가 뜨게된다. 이러한 연산을 허용해주기 위해 연산자 함수를 사용하여 연산자 오버로딩을 해줘야 한다.
- 모든 연산자를 오버로딩 할 수 있는 것은 아니다. (
::,.,.*이런 건 오버로딩이 불가능하다.)- 모든 연산자가 2개 항이 있는 것은 아니다. (증감 연산자
++,--가 대표적인 단항 연산자이다.)
🌱 연산자 함수
[반환 타입] operator[기호]([매개 변수])
일단 연산자 오버로딩을 하기 위해선 연산자 함수를 정의해야 한다. 함수도 멤버 함수와 전역 함수가 존재하는 것처럼, 연산자 함수도 멤버 연산자 함수와 전역 연산자 함수로 만들 수 있다.
연산자 함수의 이름은 operator 뒤에 중복 정의하고 싶은 연산자의 기호를 입력한다.
🪐 멤버 연산자 함수
a op b에서 왼쪽을 기준으로 실행된다. 단, a가 클래스여야 가능하며 a를 기준 피연산자라고 한다. 하지만 멤버 연산자 함수는 a가 클래스가 아니면 사용하지 못한다.
class Position
{
public:
// 멤버 연산자 함수
Position operator+(const Position& arg)
{
Position pos;
pos._x = _x + arg._x;
pos._y = _y + arg._y;
return pos;
}
Position operator+(int arg)
{
Position pos;
pos._x = _x + arg;
pos._y = _y + arg;
return pos;
}
bool operator==(const Position& arg)
{
return _x == arg._x && _y == arg._y;
}
void operator=(int arg)
{
_x = arg;
_y = arg;
}
public:
int _x;
int _y;
};
대입 연산자의 경우 연속으로 사용할 수 있다. 하지만 연산자 함수 중복 정의 시 반환 타입을
void로 지정하게 되면 연속으로 사용할 수 없게된다. 연속으로 사용하고 싶으면 자기 자신을 반환값으로 지정해주면 된다.Position& operator=(int arg) { _x = arg; _y = arg; return *this; } int main() { pos5 = (pos4 = 3); // 가능 }
이런 식으로 멤버 연산자 함수를 정의할 수 있고 외부에서 접근 시 아래처럼 사용 가능하다.
int main()
{
Position pos3 = pos + pos2;
// pos3 = pos.operator+(pos2)와 같은 의미
Position pos4 = pos3 + 1;
bool isSame = (pos3 == pos4);
Position pos5;
pos5 = 5;
// Position pos5 = 5와는 다른 의미
}
여기서 pos4 구문의 순서를 반대로 하여 연산을 하면 에러가 나게된다. 고로 멤버 연산자 함수는 왼쪽 피연산자가 기본이 되므로 반드시 클래스 타입을 지녀야한다. 이러한 에러를 올바르게 해결하려면 전역 연산자 함수를 사용하면 된다.
🪐 전역 연산자 함수
전역 연산자 함수는 a op b에서 a, b 모두를 연산자 함수의 피연산자로 만들어준다. 그래서 멤버 연산자 함수와는 다르게 순서가 상관없다.
Position operator+(int a, const Position& b)
{
Position ret;
ret._x = b._x + a;
ret._y = b._y + a;
return ret;
}
전역 연산자 함수를 위처럼 선언해주면 Position pos4 = 1 + pos3;도 사용 가능하다.
하지만 대입 연산자(
=)는 사용할 수 없다. 전역으로 풀어주게되면 왼쪽 값이 오른쪽으로 대입될 수도 있는 위험한 상황이 발생하기 때문에 막아둔 것이다.
🌱 복사 대입 연산자
복사 대입 연산자는 대입 연산자 중 자기 자신의 참조 타입을 인자로 받는 것이다. 복사 생성자, 복사 대입 연산자 등 복사 개념이 특별 대우를 받는 이유는 말 그대로 객체가 복사되길 원하는 특징 때문이다. 그래서 복사 생성자 같은 경우도 따로 정의해주지 않으면 컴파일러가 자동으로 생성해주기 때문에 일반적인 복사는 가능하다.
복사 대입 연산자는 말 그대로 복사해서 대입해준다는 의미이다.
class Position
{
public:
// 복사 대입 연산자
Position& operator=(const Position& arg)
{
_x = arg._x;
_y = arg._y;
return *this;
}
public:
int _x;
int _y;
};
참조 타입을 인자로 받는 경우엔 대부분
const를 붙여주는 게 좋다.
🌱 증감 연산자
증감 연산자의 경우 전위형과 후위형이 있다. 우선 테스트를 해보자.
int d = ++(++c);
int e = (d++)++;
d의 경우 가능하지만 e의 경우 불가능하다. 이러한 원래의 기능을 최대한 살려서 정의해보면 다음과 같이 구현할 수 있다.
- 전위형 :
operator++()- 후위형 :
operator++(int)👉 쉽게 구분하기 위해 인자에
int를 사용한다.
class Position
{
public:
// 전위형
Position& operator++()
{
_x++;
_y++;
return *this;
}
// 후위형
void operator++(int)
{
_x++;
_y++;
}
public:
int _x;
int _y;
};
전위형은 계산이 끝난 후 자기 자신을 반환해야 연속으로 계산이 가능하다. 반대로 후위형은 현재 자기 자신의 값을 반환하고 세미콜론(;)을 지난 다음 바뀐 값이 적용되기 때문에 연속으로 계산이 불가능하다. 이러한 점을 살려 전위형은 참조값을 반환하고, 후위형은 값만 변화시켰다.
증감 연산자와 대입 연산자를 동시에 사용해보자.
int main()
{
pos5 = pos3++;
}
증감 연산자를 한 번 실행하고 대입 연산자를 실행하는 구문이다. 하지만 후위형은 반환값이 없으므로 해당 구문에서 대입 연산 시 에러가 나게된다.
pos5는 복사 대입 연산자의 기준 피연산자로 자기 자신의 참조값을 반환 타입으로 받고 있지만 pos3++은 반환값이 없기 때문이다.
Position operator++(int)
{
Position ret = *this;
_x++;
_y++;
return ret;
}
후위형의 반환값을 복사값으로 바꿔서 넘기게 되면 이제 값은 존재한다. 하지만 여전히 타입은 일치하지 않는다.
pos5는 Position&을, pos3++은 Position을 넘겨주기 때문이다. 여기서 pos5가 값을 전달 받기 위해서는 참조값으로 받는 매개 변수(인자) 앞에 const를 붙여주어 받게 되면 에러를 해결할 수 있다.
👻 글을 마치며
이번 시간에는 연산자 오버로딩에 대해 알아보았다. 이 문법은 처음 보는 문법이었지만 오버로딩의 의미를 알고 있었기 때문에 어렵지 않게 이해할 수 있었다. 연산자 오버로딩을 할 일이 그리 많지는 않을 것 같지만 외워두지 않으면 해석하기 어려울 것 같다. 역시 객체와 관련된 연산은 항상 헷갈리는 것 같다.
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