31. 구조체, 변경 불가능 구조체(readonly struct)

728x90

C# 복합 데이터 형식에는 클래스 말고도 구조체라는 것이 있다.

구조체는 클래스의 사촌지간쯤 되기 때문에 필드와 메소드를 가질 수 있는 등 상당 부분 비슷하다.

struct 구조체이름
{
	//필드
    //구조체
}

구조체를 선언하는 예

struct MyStruct
{
	public int MyField1
    public int MtField2
    
    public void MyMethod()
    {
    	//...
    }
}

<구조체의 public 필드>

구조체의 필드를 public으로 선언했다.

클래스에서는 은닉성때문에 모든 필드를 반드시 private로 작성하였다.

문법적으로는 구조체가 클래스와 유사하기는 해도, 존재 이유가 다르다.

클래스는 실세계의 객체를 추상화하려는데 그 존재의 이유가 있지만

구조체는 데이터를 담기 위한 자료구조로 사용된다.

(따라서 굳이 은닉성을 비롯한 객체지향의 원칙을 구조체에 강하게 적용하지는 않는 편이며,

편의를 위해 필드를 public으로 선언해서 사용하는 경우가 많다.)

특징	클래스	구조체
키워드	class	struct
형식	참조 형식(힙에 할당)	값 형식(스택에 할당)
복사	얕은 복사(Shallow Copy)	깊은 복사(Deep Cpoy)
인스턴스 생성	new 연산자와 생성자 필요	선언만으로도 생성
생성자	매개변수 없는 생성자 선언 가능	매개변수 없는 생성자 선언 불가능
상속	가능	값 형식이므로 상속 불가능

클래스는 참조 형식이고 구조체는 값 형식이다.(제일 중요한 차이)

-> 따라서 구조체의 인스턴스는 스택에 할당되고 인스턴스가 선언된 블록이 끝나는 지점의 메모리에서 사라진다.

-> 클래스에 비해서 성능의 이점이 있다 : 인스턴스의 사용이 끝나면 즉시 메모리에서 제거된다는 점,

가비지 콜렉터를 덜 귀찮게 한다는 점

(예를 들어 3차원 게임을 만드는데 화면에 나타내야 할 수많은 좌표들의 사용이 끝나면 즉시 메모리에서 해제되는 것과 메모리에 그대로 남아 가비지 콜렉터를 괴롭히는 것만 비교해봐도 구조체는 이점이 있다)

구조체는 값 형식이기 때문에 할당 연산자 =를 통해 모든 필드가 그대로 복사된다.

다음은 구조체 복사의 예이다.

MyStruct s;
s.MyField1 =1;
s.MtFiedl2 =2;

MtStruct t;
t = s;
s.MyField1 =3;

<예제 코드>

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;
using MyExtension;

namespace MyExtension
{
    public static class IntegerExtension
    {
        public static string Append(this string myString, string appendStr)
        {
            string thisStr = myString;
            return thisStr += appendStr;
        }
        public static int Square(this int myInt)
        {
            return myInt * myInt;
        }
        public static int Power(this int myInt, int exponent)
        {
            int result = myInt;
            for (int i = 1; i < exponent; i++)
                result = result * myInt;

            return result;
        }
    }
}
namespace ExtensionMethod
{
    struct MyStruct
    {
        public int MyField1;
        public int MyField2;
    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyStruct s;
            s.MyField1 = 1;
            s.MyField2 = 2;
            MyStruct t;
            t = s;
            s.MyField1 = 3;

            WriteLine($"s의 MyField1 : {s.MyField1} MyField2는 : {s.MyField2}"); //s의 MyField1 : 3 MyField2는 : 2
            WriteLine($"t의 MyField1 : {t.MyField1} MyField2는 : {t.MyField2}"); //t의 MyField1 : 1 MyField2는 : 2

        }
    }
}

<예제 코드2>

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

namespace Structure
{
    struct Point3D
    {
        public int X;
        public int Y;
        public int Z;

        public Point3D(int X, int Y, int Z) //struct내 선언된 변수들에 다 할당을 해주어야 컴파일 에러가 뜨지 않음을 확인하였음
        {
            this.X = X;
            this.Y = Y;
            this.Z = Z;
        }

        public override string ToString()//기존 System.Object 형식의 ToString() 메소드를 오버라이딩
        {
            return string.Format($"{X}, {Y}, {Z}");
        }

    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Point3D p3d1; //선언만으로도 인스턴스가 생성된다.
            p3d1.X = 10;
            p3d1.Y = 20;
            p3d1.Z = 40;

            WriteLine(p3d1.ToString()); //10, 20, 40

            Point3D p3d2 = new Point3D(100,200,300); //생성자를 이용한 인스턴스 생성도 가능하다.
            Point3D p3d3 = p3d2;//구조체의 인스턴스를 다른 인스턴스에 할당하면 깊은 복사가 이루어진다.
            p3d3.Z = 500;

            WriteLine(p3d2.ToString()); //100, 200, 300
            WriteLine(p3d3.ToString()); //100, 200, 500

        }
    }
}

객체는 속성과 기능으로 이루어진다.

속성은 상태, 기능은 행위라고도 한다.

객체의 속성은 필드와 프로퍼티를 통해 표현되므로,

객체의 상태 또한 필드와 프로퍼티를 통해 표현된다고 할 수 있다.

상태의 변화를 허용하는 객체를 변경가능 객체라고 하며,

상태의 변화를 허용하지 않는 객체를 변경불가능 객체라고 한다.

변경 불가능 객체의 효용:

(1) 멀티 쓰레드 간에 동기화를 할 필요가 없기 때문에 프로그램 성능 향상이 가능

(2) 버그로 인한 상태(데이터)의 오염을 막을 수 있음

(3) 프로그램의 버그를 유발시키는 상태 오염의 원인을 찾기 위해 수많은 스레드를 디버깅해야 하는 수고와 성능 최적화를 위해 코드를 쥐어짜야 하는 괴로움을 겪지 않아도 됨

* 구조체는 모든 필드와 프로퍼티의 값을 수정할 수 없는, 즉 변경불가능 구조체로 선언할 수 있다.

(이에 반해 구조체는 변경불가능으로 선언할 수 없다)

구조체를 선언할 때 readonly 키워드만 기입하면 된다.

readonly struct 구조체이름
{
}

readonly를 이용해서 구조체를 선언하면, 컴파일러는 해당 구조체의 모든 필드가 readonly로 선언되도록 강제한다.

readonly로 선언된 구조체 안에서

readonly로 선언되지 않은 필드와 프로퍼티는 컴파일 에러를 일으킨다.

readonly struct InnutableStruct
{
	public readonly int ImmmutableField; //OK
    public int MutableField; //컴파일 에러
}

아래와 같이 읽기 전용으로 선언된 필드를 수정하려는 시도에 대해서도 컴파일 에러가 발생한다.

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

namespace Structure
{ 

    readonly struct ImmmutableStruct
    {
        public readonly int ImmmutableField; //OK
        public ImmmutableStruct(int initValue)
        {
            ImmmutableField = initValue; //생성자에서만  초기화 가능
        }
        public void TestMethod(int testValue)
        {
            ImmmutableField = testValue; //컴파일 에러. 생성자에서만  초기화 가능
        }
    }

    class SomeClasss
    {
        public void SomeMethod()
        {
            ImmmutableStruct imStruct = new ImmmutableStruct(123);
            imStruct.ImmmutableField = 456;//컴파일 에러!
        }
    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {

        }
    }
}

<예제 3>

아래 코드는 불변 객체의 상태를 건드리려고 하므로 컴파일에 실패할 수밖에 없다.

Red 객체의 나머지 값은 유지하면서 G의 값만 100인 객체를 얻으려면?

간단하다. '새로운' 객체를 만들면 된다.

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

namespace ReadOnlyStructure
{ 

    readonly struct RGBColor
    {
        public readonly byte R; //OK
        public readonly byte G; //OK
        public readonly byte B; //OK

        public RGBColor(byte r, byte g, byte b)
        {
            R = r;
            G = g;
            B = b;
        }
    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            RGBColor Red = new RGBColor(255,0,0);
            Red.G = 100;//컴파일 에러
        }
    }
}

새로운 객체

            RGBColor MyColor = new RGBColor(Red.R, Red.G, Red.B);

<컴파일 에러 예제>

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

namespace ReadOnlyMethod
{ 

    struct ACsetting
    {
        public double curInCelsius; //현재 온도(c)
        public double target; //희망 온도

        public readonly double GetFahrenheit() //readonly로 한정한 메소드에서 객체의 필드를 바꾸려고 하면 컴파일 에러 발생
        {
            //화씨(F) 계산 결과를 target에 저장
            target = curInCelsius * 1.8 + 32;
            return target;
        }
    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ACsetting acs;
            acs.curInCelsius = 25;
            acs.target = 25;
            WriteLine($"{acs.curInCelsius}");
            WriteLine($"{acs.target}");

        }
    }
}

        public double target; //희망 온도

        public readonly double GetFahrenheit() //readonly로 한정한 메소드에서 객체의 필드를 바꾸려고 하면 컴파일 에러 발생
        {
            //화씨(F) 계산 결과를 target에 저장
            target = curInCelsius * 1.8 + 32;
            return target;
        }

GetFahrenheit() 함수 안에서

target = curInCelsius * 1.8 + 32; 부분이 에러가 나는 이유는

읽기 전용인 readonly 함수인데 target 값을 변경하려고 해서이다.

그래서 구현을

return curInCelsius * 1.8 + 32;로 변경하면 정상 작동된다.

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

namespace ReadOnlyMethod
{

    struct ACsetting
    {
        public double curInCelsius; //현재 온도(c)
        public double target; //희망 온도

        public readonly double GetFahrenheit() //readonly로 한정한 메소드에서 객체의 필드를 바꾸려고 하면 컴파일 에러 발생
        {
            //화씨(F) 계산 결과를 target에 저장
            return (curInCelsius * 1.8) + 32;
        }
    }

    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ACsetting acs;
            acs.curInCelsius = 25;
            acs.target = 25;
            WriteLine($"{acs.GetFahrenheit()}");
            WriteLine($"{acs.target}");

        }
    }
}

728x90

'C# > 이것이 C#이다' 카테고리의 다른 글

이것이 C#이다 7장 연습문제 참고 (0)	2022.02.14
32. 튜플 (0)	2022.02.14
30. 확장 메소드 (0)	2022.02.14
29. 분할 클래스 (0)	2022.02.11
28. 중첩 클래스 (0)	2022.02.11

'C# > 이것이 C#이다' 카테고리의 다른 글

티스토리툴바