클래스(Class), 프로퍼티와 백킹 필드(backing field), base와 this

게시 2024.06.02 업데이트 2024.06.26

By 고양이 사서 17 분읽는 시간

클래스(class)는 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)의 핵심 개념 중 하나로, 데이터와 해당 데이터를 처리하는 메서드(기능)를 하나로 묶는 방법입니다.

클래스는 데이터(필드)와 해당 데이터에 작용하는 메서드(함수)의 집합을 정의합니다.

C#은 객체 지향 프로그래밍 패러다임을 강력하게 따르는 프로그래밍 언어로, 이 클래스를 기본 단위로 하여 프로그램의 동작들을 다루게 됩니다.

클래스 정의

클래스는 class 키워드를 사용하여 정의되며, 클래스 내부에는 필드, 메서드, 생성자, 소멸자, 프로퍼티, 이벤트 등이 포함될 수 있습니다.

  
public class MyClass
{
    // 필드
    private int myField;
    // 프로퍼티
    public int MyProperty { get; set; }
    // 메서드
    public void MyMethod()
    {
        Console.WriteLine("Hello, World!");
    }
    // 생성자
    public MyClass(int initialValue)
    {
        myField = initialValue;
    }
	// 소멸자
    ~MyClass()
    {
        // 리소스 해제 작업
    }
}

1. 필드 (Fields)

필드는 클래스의 데이터를 저장하는 멤버입니다.
클래스 내부에 선언되며, 객체의 상태를 나타냅니다.
필드는 접근 제한자에 따라 공개(public), 비공개(private), 보호(protected) 등으로 설정할 수 있습니다.

멤버 접근 연산자 (`.`)

클래스의 멤버(필드, 메서드, 프로퍼티 등)에 접근할 때에는 멤버 접근 연산자 (.)를 사용합니다.
이 연산자를 통해 객체의 내부 데이터에 접근하거나, 객체가 제공하는 기능을 사용할 수 있습니다.

  
BaseClass myClass = new DerivedClass();

myClass.Name = "MyClass";
Console.WriteLine($"Class Name: {myClass.Name}");   // Class Name: MyClass

위 예제는 멤버 접근 연산자로 Name 필드에 값을 대입하고, 출력시, Name 필드의 값을 가져와서 출력하는 모습입니다.

2. 프로퍼티 (Properties)

프로퍼티는 필드에 대한 접근을 제어하는 방법을 제공합니다.
프로퍼티는 get 접근자와 set 접근자를 포함할 수 있으며, 자동 구현 프로퍼티를 통해 간단히 정의할 수도 있습니다.

백킹 필드(backing field)와 value 예약어

프로퍼티는 필드에 대한 접근을 제어하는 방법으로, 해당 필드를 읽어올 때, 해당 필드에 대입할 때, 각각 접근 제한자를 적용시킬 수 있습니다.

  
// 읽기는 public, 쓰기는 protected
public int MyProperty { get; protected set; }

또한, 아래와 같이 동작을 정의할 수도 있기 때문에, C++에서 오신 분은 C++의 getter/setter 메서드와 헷갈릴 수 있습니다.

  
public int MyProperty
{
    get { return MyProperty; }
    protected set { MyProperty = value; }
}

하지만, 위와 같이 사용하면 스택 오버플로우가 발생하게 됩니다.
왜냐하면, 프로퍼티 내에서 해당 프로퍼티를 직접 참조하면, 다시 해당 프로퍼티 메서드를 호출하는 형태로 무한 재귀 호출이 발생하기 때문입니다.

이를 해결하기 위해서 프로퍼티를 지원하는 실제 필드를 따로 사용해야 합니다.

백킹 필드(Backing Field)

백킹 필드는 프로퍼티의 값을 실제로 저장하는 데 사용되는 비공개 필드입니다.

이때, 프로퍼티는 데이터 캡슐화를 제공하며, 값에 대한 접근과 수정 시 추가 로직을 수행할 수 있게 하여 C++에서의 getter/setter를 만들 수 있습니다.

  
// 백킹 필드
private int _myProperty;

// 프로퍼티
public int MyProperty
{
	get
	{
		// 백킹 필드에서 값을 가져옴
		return _myProperty;
	}
	protected set
	{
		_myProperty = value;
    }
}

value 예약어

set 프로퍼티를 보시면 따로 지정하지 않은 value라는 예약어가 쓰인 것을 보실 수 있게 됩니다.

value는 프로퍼티의 set 접근자 내에서 사용되는 예약어로, 프로퍼티에 할당되는 값을 나타내는, 숨겨진 매개변수 같은 것입니다.
즉, 대입 연산자 같은 것에 의해 set 접근자가 호출될 때, 할당하려는 값이 value를 통해 전달됩니다.

3. 메서드 (Methods)

메서드는 클래스의 동작을 정의하는 멤버로, 특정 작업을 수행하는 코드 블록입니다.
메서드는 매개변수를 받을 수 있으며, 값을 반환할 수도 있습니다.
접근 제한자에 따라 메서드의 접근 범위를 제어할 수 있습니다.

4. 생성자 (Constructors)

생성자는 클래스의 인스턴스를 초기화하는 특별한 메서드입니다.
생성자는 클래스명과 동일한 이름을 가지며, 반환 타입이 없습니다.
생성자는 객체가 생성될 때 자동으로 호출됩니다.

5. 소멸자 (Destructors)

소멸자는 객체가 소멸될 때 호출되는 특별한 메서드입니다.
주로 리소스를 해제하는 데 사용되며, ~ 기호로 시작합니다.
C#의 가비지 컬렉션은 자동으로 메모리를 관리하므로, 소멸자를 명시적으로 사용하는 경우는 드뭅니다.

접근 제한자

C#에서는 클래스 멤버에 대한 접근을 제어하기 위해 여러 접근 제한자를 제공합니다.

public: 모든 코드에서 접근 가능
protected: 동일 클래스 및 파생 클래스에서 접근 가능
private: 동일 클래스 내에서만 접근 가능
internal: 동일 어셈블리 내에서 접근 가능
protected internal: 동일 어셈블리 내에서 또는 파생 클래스에서 접근 가능
private protected: 동일 클래스 내에서 또는 동일 어셈블리의 파생 클래스에서 접근 가능

객체 생성

클래스의 인스턴스를 생성하기 위해 new 키워드를 사용합니다.

또한, 생성자를 통해 초기 상태를 설정할 수 있습니다.

  
public class BaseClass
{
    public string Name;
    protected int MyProperty;

    // 생성자를 통해 필드 초기화
    public BaseClass()
    {
        Name = "BaseClass";
        MyProperty = 0;
    }
}
static void Main(string[] args)
{
    BaseClass myClass = new DerivedClass();
}

상속과 다형성

C#은 상속을 통해 기존 클래스의 기능을 확장할 수 있습니다. 클래스 뒤에 : 기호를 사용하여 상속을 명시합니다.

파생 클래스는 기본 클래스의 모든 공용 및 보호 멤버를 상속받습니다.

  
public class BaseClass
{
	public string Name;
	protected int MyProperty;

	public BaseClass()
	{
		Name = "BaseClass";
		MyProperty = 0;
	}
}

public class DerivedClass : BaseClass
{
	public DerivedClass()
	{
		Name = "DerivedClass";  // 기본 클래스의 멤버 사용 가능
		MyProperty = 1;  // 기본 클래스의 멤버 사용 가능
	}
}

위 예제에서는 DerivedClass가 BaseClass를 상속 받고, BaseClass의 필드인 Name과 MyProperty를 상속 받아 사용하는 모습입니다.

이를 통해 클래스의 기능을 점점 확장해 나갈 수 있습니다.

다형성은 객체가 여러 형태를 가질 수 있도록 하며, 기본 클래스 타입으로 파생 클래스 객체를 참조할 수 있게 합니다.

이를 통해 메서드 오버라이딩을 활용하여 런타임 다형성을 구현할 수 있습니다.

  
public class BaseClass
{
    public string Name;
    protected int MyProperty;

    public BaseClass()
    {
        Name = "BaseClass";
        MyProperty = 0;
    }

    public virtual void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, MyProperty: {MyProperty}");
    }
}
public class DerivedClass : BaseClass
{
    private string description;

    public DerivedClass()
    {
        Name = "DerivedClass";
        MyProperty = 1;
        description = "파생 클래스만의 멤버";
    }

    public override void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, MyProperty: {MyProperty}, Description: {description}");
    }
}
static void Main(string[] args)
{
    BaseClass myClass = new DerivedClass();
    myClass.PrintInfo();    // Name: DerivedClass, MyProperty: 1, Description: 파생 클래스만의 멤버
}

위 예제는 DerivedClass가 BaseClass를 상속 받아 PrintInfo()를 재정의 하고, Main에서 DerivedClass를 BaseClass 타입으로 다룰 수 있게 하여 재정의 된 PrintInfo()를 호출하는 모습입니다.

메서드 오버라이딩이 되어있기 때문에, PrintInfo()는 DerivedClass의 함수를 호출하고 있습니다.

base 키워드

하지만, 오버라이딩 된 PrintInfo()를 호출하게 되면 DerivedClass의 함수를 호출하는데, 만약 부모 클래스에서 처리하고 와야 할 동작이 정의되어 있다면 어떻게 할까요?

예를 들어, PrintInfo()가 해당 클래스가 가지고 있는 정보를 출력하는 기능이라면, 다음과 같이 번거롭게 같은 코드를 반복해야 할까요?

  
public class BaseClass
{
    public virtual void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Class Name: {Name}");
        Console.WriteLine($"MyProperty: {MyProperty}");
    }
}
public class DerivedClass : BaseClass
{
    public override void PrintInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Class Name: {Name}");
        Console.WriteLine($"MyProperty: {MyProperty}");
        Console.WriteLine($"Description: {description}");
    }
}

위 코드는 “확장”에 알맞지 않습니다.

부모 클래스의 기능에서 수정이 발생하면 상속 받은 클래스의 기능까지 전부 수정해야 하는 번거로움이 발생하게 됩니다.

이때, base 키워드를 사용하면 부모 클래스에 접근할 수 있습니다.

base 키워드는 C#에서 기본 클래스(Base Class)의 멤버에 접근할 때 사용됩니다.

주로 상속 관계에 있는 클래스에서 부모 클래스 인스턴스의 생성자, 메서드, 필드 등에 접근하기 위해 사용됩니다.

  
public class BaseClass
{
	public string Name;
	protected int MyProperty;

	public BaseClass()
	{
		// 기존 코드
	}
	public BaseClass(string name, int myProperty)
	{
		Name = name;
		MyProperty = myProperty;
	}

	public virtual void PrintInfo()
	{
		Console.WriteLine($"Class Name: {Name}");
		Console.WriteLine($"MyProperty: {MyProperty}");
	}
}
public class DerivedClass : BaseClass
{
	private string description;

	public DerivedClass()
	{
		// 기존 코드
	}
	public DerivedClass(string description) : base("DerivedClass", 1)   // 부모 클래스의 생성자 호출
	{
		this.description = description;
	}

	public override void PrintInfo()
	{
		base.MyProperty = 2;    // 부모 클래스의 protected 멤버에 접근 가능
		base.PrintInfo();       // 부모 클래스의 메서드 호출

		Console.WriteLine($"Description: {description}");
	}
}

위 코드를 보면, 매개변수를 받는 생성자의 이니셜라이저(Initializer)에서 base()를 사용해 부모 클래스의 생성자를 호출하고 있습니다.
또한, PrintInfo()에서는 base 키워드에 멤버 접근 연산자(.)를 사용해서 부모 클래스의 필드에 접근하거나 부모 클래스 함수를 호출하고 있습니다.

이니셜라이저(Initializer)와 this()

base 키워드가 상속 관계에서 부모 클래스 인스턴스를 가리키는 키워드라면,

this 키워드는 현재 클래스 인스턴스를 가리키는 키워드입니다.

이때, 이니셜라이저(Initializer)에서 base()를 호출하던 것처럼 this()도 호출할 수 있는데, 이때의 this()는 현재 클래스의 다른 생성자를 호출하는 데 사용됩니다.

  
public class MyClass
{
    public int Value1;
    public int Value2;

    // 기본 생성자
    public MyClass() : this(0, 0)
    {
        Console.WriteLine("Default constructor");
    }

    // 매개변수가 있는 생성자
    public MyClass(int value1) : this(value1, 0)
    {
        Console.WriteLine("Single parameter constructor");
    }

    // 두 매개변수가 있는 생성자
    public MyClass(int value1, int value2)
    {
        Value1 = value1;
        Value2 = value2;
        Console.WriteLine("Two parameter constructor");
    }
}

이 예제에서, 모든 생성자는 최종적으로 두 매개변수를 받는 생성자를 통해 초기화를 수행합니다. 이를 통해 코드 중복을 줄이고, 생성자 간의 일관성을 유지할 수 있습니다.

참고

[OOP] 객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP) 정리

[OOP] 상속성(Inheritance)

[OOP] 다형성(Polymorphism)

풀스택 개발, CSharp

객체 지향 다형성