Tutorial: Operator Overloading(연산자 오버로딩) timer 1초 memory 4MB

C++ 문법 중 연산자 오버로딩에 대하여 살펴보자.

아래 코드를 작성한 후에 실행해 보면 17번 라인에서 에러가 발생하여 컴파일되지 않는다.

/// 에러가 나는 코드 ///
 
#include <cstdio>
using namespace std;
 
struct Student
{
    char name[20];
    int age;
    double height;
};
int main()
{
    Student s1 = {"멋쟁이" , 17 , 178.5};
    Student s2 = {"이쁜이" , 18 , 165.9};
 
    if(s1<s2) printf("%s wins!\n", s2.name);
    else      printf("%s wins!\n", s1.name);
 
    return 0;
}

위 코드는 왜 컴파일되지 않을까?

위 코드를 한글로 풀어보면 다음과 같다.

............

두 학생이 있다(s1,s2))

한 학생(s1)은 이름이 “멋쟁이” 이고, 17살이며 키가 178.5이다.

다른 학생(s2)는 이름이 “이쁜이”이고 18살이며, 키는 165.9이다.

이 두 학생을 비교해서, s1이 s2보다 작으면(?) 이쁜이가 이겼다고 출력하고,

그렇지 않으면 멋쟁이가 이겼다고 출력하는 프로그램이다.

............

위 붉은 색으로 표시된 문장이 뭔가 논리적으로 명확하지 않음을 알수 있다.

작다는 기준이 엄밀하게 정의되어 있지 않기에 명제가 될 수 없기 때문이다.

만약 s1과 s2이 정수형 변수(int형 변수)라면, 정수 s1과 정수 s2의 크기를 비교하는 것은 참 거짓이 명확하게 나누어진다.

따라서 s1이 s2보다 작다는 문장이 문제가 되지 않는다.

그러나 s1, s2는 Student형 변수이고, 이 Student형이라는 자료형은 coder(작성자)가 “방금 전에” struct 구문을 이용하여 만든 자료형이다.

프로그래밍 언어(C, C++, Java, phthon, 등등)가 기본적으로 제공하는 자료형이 아니다!

따라서 프로그래밍 언어 입장에서는, 두 학생의 크기를 비교하라고 하면 당황스러울 수 밖에 없고, 컴파일 에러를 표시할 수 밖에 없는 것이다.

따라서 coder(작성자)​는 Student형 자료형을 정의할 때, 작다(<)의 정의를 같이 정의해 주어야 한다.

이를 연산자 오버로딩(Operator Overloading)이라고 한다.

연산자 오버로딩은 문법적으로 난해한 부분이 있으므로,

위의 에러가 나는 코드를 수정하는 과정을 3단계로 나누어 살펴보자.

반드시 3가지 방식을 다 작성해보고, 각각을 이해하도록 하자.

1단계. 우선 일반 함수로 작성

#include <cstdio>
using namespace std;
 
struct Student
{
    char name[20];
    int age;
    double height;
};
bool less(Student left , Student right)
{
    return left.age < right.age;
}
int main()
{
    Student s1 = {"멋쟁이" , 17 , 178.5};
    Student s2 = {"이쁜이" , 18 , 165.9};
 
    if(less​(s1,s2)) printf("%s wins!\n", s2.name);
    else           printf("%s wins!\n", s1.name);
 
    return 0;
}

less 함수는 두 학생 left와 right를 받아서, left의 나이가 right보다 작으면 참을, 아니면 거짓을 리턴하는 함수이다.

예시에서 s1의 나이가 s2의 나이보다 작으므로, less 함수의 정의에 따라 참이 리턴되게 되고, if문 안으로 들어가게 되어 s2의 이름이 출력된다.

2단계. struct내 함수(메소드)로 작성

#include <cstdio>
using namespace std;
 
struct Student
{
    char name[20];
    int age;
    double height;
    bool less​( Student right )
    {
        return age < right.age;
    }
};
 
int main()
{
    Student s1 = {"멋쟁이" , 17 , 178.5};
    Student s2 = {"이쁜이" , 18 , 165.9};
 
    if(s1.less​(s2) ) printf("%s wins!\n", s2.name);
    else            printf("%s wins!\n", s1.name);
 
    return 0;
}

1단계와의 차이점은, less 함수의 정의방식과 정의된 위치이다.

1단계에서는 less 가 일반적인 함수였다면, 2단계에서는 구조체 내에 선언된 함수다 (이렇게 구조체 내에 선언된 함수를 메소드라고 한다.)

20번 줄에서 호출된 s1.less(s2) 함수는 이제 s1를 주체로 하여 선언된 함수가 된다.

따라서 함수 내에 있는 age<right.age 문장에서, age는 자기 자신(s1)의 나이를 말하며, right.age는 매개변수로 받은 s2의 나이를 받게 된다.

3단계. 연산자 오버로딩으로 작성

#include <cstdio>
using namespace std;
 
struct Student
{
    char name[20];
    int age;
    double height;
    bool operator<(Student right)
    {
        return age<right.age;
    }
};
 
int main()
{
    Student s1 = {"멋쟁이" , 17 , 178.5};
    Student s2 = {"이쁜이" , 18 , 165.9};
 
    if(s1<s2)  printf("%s wins!\n", s2.name);
    else      printf("%s wins!\n", s1.name);
 
    return 0;
}

2단계와의 차이점은 딱 두 가지다.

if문에 있는 함수호출 부분이 s1.less(s2)에서 s1<s2로 바뀐 것과, struct 구문 내의 함수(메소드)이름이 operator<로 바뀐 것이다.

3단계의 operator<라는 이름의 함수(메소드)와 2단계의 less 라는 이름의 함수는 역할이 똑같으나 호출 방식이 조금 다른 것 뿐이라는 것을 인지할 필요가 있다.

less를 호출하기 위해서는 s1.less(s2) 처럼 (호출하는 주체).(함수이름)으로 호출할 수 있었지만,

operator<를 호출할 때는, s1.operator<(s2)가 아니라, s1<s2라고 써야 제대로 호출이 된다는 것이다.

결과적으로 어떻게 되었는가? Student형 변수끼리의 대소비교가 가능해진 것이다(s1<s2 라는 문장이 에러를 표시하지 않는다!)

< 말고, <=나 >, 또는 +, -, *를 쓰고 싶다면 operator<=(T) , operator+(T)같은 식으로 정의해준 후에 쓰면 된다.

이제 연습문제를 풀어보자.

[연습문제]

두 직사각형의 가로의 길이와 세로의 길이를 각각 입력 받아,

앞에 입력 받은 직사각형의 넓이가 더 작다면 a is smaller를,

그렇지 않다면(넓이가 같은 경우를 포함하여) b is smaller를 출력하는 프로그램을 작성하라.

아래 미완성된 코드가 있다. ctrl+c ctrl+v를 하지 못하게 하기 위해서 일부러 그림 파일로 만들었다.

우선 미완성된 부분을 빼고 다 따라 쳐보자. 따라 치는 자체가 큰 연습이 된다.

붉은색 네모 부분을 채워서 완전한 코드를 작성하여 제출한다.

아래 코드를 수정하지 않고 문제를 풀어도 100점을 맞는 데는 지장이 없으나, 여러분들 본인의 연습을 위해 아래 코드를 이용하여 풀도록 한다.