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[Introduction to Kotlin] 객체와 클래스의 상태 및 동작

objects are temporary, but classes are forever

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By Gumraze
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[Introduction to Kotlin] 객체와 클래스의 상태 및 동작

객체와 그 속성

우리의 삶은 항상 객체(object)로 둘러싸여 있다.
자동차를 운전하고, TV를 보고, 책을 읽고, 물건을 결제하는 등 다양한 객체를 일상적으로 사용한다.

프로그래밍 언어에서 객체는 메모리의 한 부분을 차지하여 특정 정보를 저장한다.
변수와 값은 단순히 객체를 가리키는 역할을 하며, 우리는 변수를 이용하여 객체와 작업할 수 있게 된다.

객체의 상태와 동작

우리는 객체의 다음 두 가지로 작업을 할 수 있다.

  • 상태(state): 객체가 가지고 있는 데이터나 속성(property)

    상태는 주로 .property 형태로 접근한다.

  • 동작(behavior): 객체가 수행할 수 있는 기능이나 동작

    즉, 함수나 메서드(method)를 의미하며, 주로 .functionName()으로 접근한다.

예시) 문자열

문자열 객체는 메시지를 저장하며, 다음과 같은 여러 가지 상태와 동작이 가능하다.

  • 문자열의 상태
상태설명예시
length문자열의 길이“Kotlin”.length
isEmpty()문자열이 비어있는지 여부”“.isEmpty()
isNotEmpty()문자열이 비어있지 않은지 여부”“.isNotEmpty()
first()첫 번째 문자“Kotlin”.first()
last()마지막 문자“Kotlin”.last()
indices인덱스 범위“Hi”.indices → 0..1
get[index]특정 인덱스의 문자“abc”[1]
  • 문자열의 동작
상태설명예시
repeat(n)문자열을 n번 반복“Kotlin”.repeat(3)
uppercase()문자열이 비어있는지 여부”“.isEmpty()
lowercase()문자열이 비어있지 않은지 여부”“.isNotEmpty()
trim()앞뒤 공백 제거” Hi “.trim()
replace(old, new)문자열 치환“apple”.replace(“a”, “A”)
substring(start, end)부분 문자열 반환“Kotlin”.substring(0, 3)
contains(str)포함 여부 확인“hello”.contains(“e”)
startsWith(str)특정 문자열로 시작하는지“Kotlin”.startsWith(“k”)
endsWith(str)특정 문자열로 끝나는지“Kotlin”.endsWith(“n”)
split(delimiter)구분자로 나누기“a,b,c”.split(“,”)
toCharArray()문자 배열로 변환“abc”.toCharArray()
plus(str)문자열 연결“Hi”.plus(“ there”)
  • 사용 방법은 다음과 같다.
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val msg = "Hi"
println(msg.length) // 2

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val msg = "Hi"
println(msg.repeat(3)) // "HiHiHi"

참조에 의한 복사

프로그래밍에서 복사(copying)는 일반적인 작업이며, 대부분의 경우 = 연산자를 사용하여 이루어진다.
Kotlin에서는 객체가 복사되는 방식은 1개의 은행 계좌에서 여러 개의 카드를 가지고 결제를 하는 방식으로 작동한다.

즉, 어떤 카드로 결제해도 같은 계좌에서 돈이 빠져나가는 것이다.
다음 예시를 살펴보자.

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val msg1 = "Hi" // msg1에 Hi 할당
val msg1 = msg2 // msg2에 msg1 할당

위와 같은 경우에 Hi 객체가 복사되는 것이 아니라 msg1과 msg2는 같은 Hi 객체를 가리키게 된다.

object_copy.png

즉, = 연산자는 객체 자체를 복사하는 것이 아니라, 객체를 참조하는 주소(reference)를 복사하는 것이다.

객체와 변경 가능성(mutability)

하나의 객체를 여러 개의 변수가 참조하고 있을 때, 그 객체를 어떻게 변경하면 좋을까?
이것은 객체가 변경 가능한지(mutable) 또는 변경 불가능한지(Immutable)에 따라 다르다.

불변 객체: Int와 String

Kotlin에서는 Int, String, Float, Double과 같은 기본 타입도 모두 객체이다.
하지만, 이 객체들은 불변으로 한 번 생성된 후에는 변경할 수 없다.

두 변수가 가리키고 있는 객체가 동일한지 확인하기 위해 참조 비교(reference equality)를 할 수 있다.

연산자의미
==값 비교(내용이 같은가?)
===참조 비교(같은 객체인가?)
  • 다음 예시를 확인해보자
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var a: Int = 100 // a에 100 할당
var anotherA: Int = a // anotherA에 a 할당
println(a == anotherA) // true
println(a === anotherA) // true

a = 200 // a에 객체 "200" 할당
println(a == anotherA) // false
println(a === anotherA) // false

object_assignment.png

기존에 생성된 객체(100)는 변경되지 않으며, 새로운 객체(200)이 생성된 것이다.

클래스 선언하기

프로그래머가 객체 지향 프로그래밍(OOP)를 구현할 때, 기존에 정의된 클래스를 활용하여 프로그램을 작성하게 되는 경우가 많다. 예시로, Scanner 클래스의 객체를 사용하면 콘솔 입력에서 단어를 읽을 수 있고 이 단어는 자체적으로 String 클래스의 객체이다.

하지만, 프로그래머는 프로그램에 특화된 새로운 클래스를 선언 할 필요가 있다.
이번에는 새로운 클래스를 선언하고 클래스 객체의 상태와 동작을 사용하는 여러 가지 방법을 다뤄본다.

새로운 클래스 선언하기

새로운 클래스를 선언하려면 class 키워드 뒤에 클래스 이름을 작성해야한다.
먼저, Emptiness 라는 클래스를 선언해보자.

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class Emptiness {
    // empty body
}

또한, 클래스는 .kt 파일 내에서 최상위(top-level)으로 선언하는 것이 일반적이다.

ex) Emptiness.kt 내의 최상위 클래스 Emptiness가 있는 것이다.

객체, 클래스, 인스턴스의 개념

앞에서 객체에 대해 다루었고, 다음으로 클래스와 인스턴스(instance)를 다루고자한다.
클래스, 객체, 인스턴스는 OOP에서 가장 기본이 되는 개념이지만, 용어가 비슷해서 헷갈릴 수 있다.
각각의 차이점을 알아보자.

class_object_instance.png

  • 객체
    • 객체는 메모리에 저장되어 있는 실체이며 상태와 동작을 가지고 있는 대상이다.
  • 클래스
    • 클래스는 객체를 만들기 위한 설계도이다.
    • 클래스 자체로는 메모리에 올라가지 않으며, 객체를 생성하기 위한 툴이다.
  • 인스턴스
    • 인스턴스는 클래스로 만들어낸 객체이다.
    • 인스턴스는 객체와 거의 같은 의미이지만, 어떤 클래스의 결과물인가?에 초점을 둔 표현이다.

      인스턴스는 항상 클래스와의 관계를 전제로 하는 용어이다.

인스턴스 생성하기

클래스를 정의하여 새로운 데이터 타입을 만들 수 있고, 이를 기반으로 인스턴스를 생성할 수 있다.

기본 데이터 타입만으로는 표현이 어려운 경우가 많기 때문에 사용자 정의 인스턴스를 생성하는 기능이 매우 유용하다. 인스턴스를 생성하는 방법은 다음과 같다.

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val empty: Emptiness = Emptiness()

Emptiness 클래스의 새로운 객체를 empty 변수에 할당했다.
empty 변수의 타입은 Emptiness이므로, 다른 타입의 객체를 할당 할 수 없다.

클래스 속성

클래스 본문에는 클래스 멤버(class member)인 속성을 추가할 수 있다. 속성은 Kotlin의 일반적인 변수 선언과 비슷한 방식으로 선언되나, 반드시 초기 값을 가져야 한다.

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class Patient {
    var name: String = "Unknown"
    var age: Int = 0
    var height: Double = 0.0
}

위 Patient 클래스는 이름(name), 나이(age), 키(height)를 속성으로 가지며,
모든 속성은 var로 선언되어 인스턴스 생성 후 속성을 변경할 수 있다.

속성에 접근하기

객체 이름 뒤에 점(.)을 이용하여 속성에 접근할 수 있다.

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var patient = Patient()
println(patient.name) // "Unknown"
println(patient.age) // 0

Patient 클래스의 객체(patient)를 생성하면 모든 속성은 기본 값은 유지하고 있다.

속성 값 변경하기

환자의 정보를 변경하는 예제를 확인해보자.
두 명의 환자를 생성하고, 각자의 속성을 설정한 후 출력해보자.

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class Patient {
    var name = "Unknown"
    var age = 0
    var height = 0.0
}

fun main() {
    val john = Patient()
    john.name = "John"
    john.age = 30
    john.height = 180.5
    
    val alice = Patient()
    alice.name = "Alice"
    alice.age = 20
    alice.height = 176.2
  
    println("${john.name}: ${john.age} yrs, ${john.height} cm")
    println("${alice.name}: ${alice.age} yrs, ${alice.height} cm")
}

출력 결과

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John: 30 yrs, 180.0 cm
Alice: 22 yrs, 165.0 cm

john 객체와 alice 객체는 각각 독립적인 속성 값을 가지게 된다.

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