C＃의 virtual과 override, 그리고 sealed

게시 2024.06.10 업데이트 2024.06.14

By 고양이 사서 9 분읽는 시간

C#의 virtual과 override 키워드는 상속과 다형성(polymorphism)을 구현하는데 핵심적인 역할을 합니다.

이 두 키워드를 사용하면 기본 클래스의 메서드를 파생 클래스에서 재정의할 수 있으며, 이를 통해 코드의 유연성과 재사용성을 높일 수 있습니다.

다형성(Polymorphism)

다형성은 같은 인터페이스를 통해 서로 다른 데이터 타입의 객체를 동일하게 다룰 수 있는 객체지향(OOP) 프로그래밍의 특성입니다.

C#에서는 가상 함수와 메서드 재정의를 통해 다형성을 구현할 수 있습니다.
그 중 가상 함수는 virtual과 override 키워드로 구현할 수 있습니다.

  
public static void Main(string[] args)
{
    Animal myAnimal = new Animal();
    myAnimal.Speak(); // Animal에 정의된 Speak()를 사용
    // 출력: The animal makes a sound

    Dog myDog = new Dog();
    myDog.Speak(); // 같은 메서드명(Speak())을 사용함에도 다른 결과가 출력
    // 출력: The dog barks

    Animal myPolymorphicDog = new Dog(); // 심지어 Animal 타입으로 객체를 다루는데에도, 원래 객체는 Dog였으므로
    myPolymorphicDog.Speak();            // Dog에 대한 Speak()를 사용함.
    // 출력: The dog barks
}

위의 예제에서 myPolymorphicDog는 Animal 타입이지만 Dog 객체를 참조합니다.
이 경우 Speak() 메서드를 호출하면, 실제 객체 타입인 Dog의 Speak() 메서드가 실행됩니다.

이는 다형성의 한 예로, 메서드를 오버라이딩(Overriding)하여 실행 시간에 객체의 실제 타입에 따라 적절한 메서드가 호출되는 경우입니다.

가상 함수(Virtual Function)와 virtual 키워드

가상 함수는 상속 관계에 있는 클래스들에서 기본 클래스의 메서드를 파생 클래스에서 재정의할 수 있도록 하는 메서드입니다.

C#에서는 가상 함수를 정의하기 위해 virtual 키워드를 사용합니다.
기본 클래스에서 가상 함수로 선언된 메서드는 파생 클래스에서 override 키워드를 사용하여 재정의할 수 있습니다.

  
public class Animal
{
    public virtual void Speak()
    {
        Console.WriteLine("The animal makes a sound");
    }
}

위의 코드에서 Speak 메서드는 virtual로 선언되어 있으며, 이는 이 메서드가 파생 클래스에서 재정의될 수 있음을 의미합니다.

메서드 재정의(Overriding)와 override 키워드

오버라이딩(Overriding)은 파생 클래스가 기본 클래스의 가상 함수를 재정의하는 것을 말합니다.

이를 통해 파생 클래스에서 기본 클래스의 메서드를 새로운 동작으로 대체할 수 있습니다. 이를 위해 메서드 앞에 override 키워드를 사용합니다.

  
public class Dog : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine("The dog barks");
    }
}

여기서 Dog 클래스는 Animal 클래스를 상속받으며, Speak 메서드를 override 키워드를 사용하여 재정의합니다.

가상 함수와 재정의의 규칙

상속 관계: 가상 함수와 재정의는 반드시 상속 관계에 있는 클래스들 간에 이루어져야 합니다.
메서드 시그니처 일치: 재정의되는 메서드는 기본 클래스의 메서드와 동일한 시그니처(메서드 이름, 매개변수 목록, 반환 타입)를 가져야 합니다.
접근 제한자: 재정의되는 메서드의 접근 제한자는 기본 클래스의 메서드와 동일하거나 더 넓은 접근 수준을 가져야 합니다.
기본 클래스의 선언: 기본 클래스의 메서드는 virtual 키워드로 선언되어야 하며, 파생 클래스의 메서드는 override 키워드를 사용하여 재정의되어야 합니다.

base 키워드

base 키워드는 파생 클래스에서 기본 클래스의 멤버를 사용하거나 호출할 때 사용됩니다.

오버라이딩된 메서드 내에서 기본 클래스의 메서드를 호출함으로써, 기본 클래스의 동작을 유지하면서 추가적인 기능을 확장(구현)할 수 있습니다.

  
public class Dog : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        base.Speak(); // 기본 클래스의 Speak() 호출
        Console.WriteLine("The dog barks");
    }
}

위 예제에서 Dog 클래스의 Speak() 메서드는 먼저 base.Speak()를 호출하여 기본 클래스의 동작을 실행한 후, 추가적인 동작을 수행합니다.
이를 통해 기본 클래스의 기능을 확장하거나 변경할 수 있습니다.

base에 대한 키워드는 Class 글에서 한 번 다루었기 때문에 짧게 넘어가겠습니다.

sealed 키워드

메서드 재정의 방지

sealed 키워드를 메서드에 사용하면 그 메서드가 더 이상 파생 클래스에서 재정의되지 않도록 할 수 있습니다.

sealed 메서드는 반드시 override 키워드와 함께 사용해야 합니다.

이는 재정의된 메서드를 다음부터 재정의 하지 못하도록 하는 키워드이기 때문입니다.

  
class Animal
{
    public virtual void Speak()
    {
        Console.WriteLine("Animal sound");
    }
}
class Dog : Animal
{
    public sealed override void Speak() // sealed 사용
    {
        Console.WriteLine("Bark");
    }
}
class Bulldog : Dog
{
    // 더 이상 오버라이딩이 불가능하다.
    // public override void Speak() { Console.WriteLine("Bulldog Bark"); }
}

위 예제에서 Dog 클래스의 Speak() 메서드는 sealed로 선언되었기 때문에 Bulldog 클래스에서 더 이상 재정의할 수 없습니다.

클래스 상속 방지

sealed 키워드의 또 다른 사용법은 클래스의 상속을 막는 방법으로 사용하는 것입니다.

sealed 키워드를 클래스에 사용하면 해당 클래스를 다른 클래스가 상속받지 못하게 합니다.

  
sealed class SealedClass
{
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("This is a sealed class.");
    }
}

// 더 이상 상속 받지 못함
// class DerivedClass : SealedClass { }