객체의 생성, 사용, 소멸

(1)

(OCW) 컴퓨터프로그래밍2 2011년 2학기

객체의 생성, 사용, 소멸

[제 5 주]

(2)

주요 내용

 객체의 생성, 사용, 소멸

 객체의 사용자와 구현자

 성능 측정

(3)

제 5 주

객체의

생성, 사용, 소멸

(4)

 결국, 객체는 메인 앆에 선언되어 있지 않은 상태?

hairCut(...) Main()

(5)

제 5 주

 객체를 미리 (정적으로) 선언한 경우

일반적으로 정보는 변수 형태로 미리 선언된다.

 컴파일 시점에 이미 존재가 결정되어, 프로그램 시작 시점 에 이미 존재!

Main() {

MagicSquare ms; _ms

Main() {

QuadEqProblem qeP ;

qeP

(6)

 정보를 저장하게 되는 모든 변수는 메모리에 존재

 대부분의 경우, 미리 선언되어 프로그램 시작과 함께 이미 메모리가 확보되어 존재하게 된다.

이제 우리는 프로그램 실행 중에 메모리를 확보하

여 정보를 저장하려고 하는 것이다!

(7)

제 5 주

 malloc() 을 이용한 메모리의 동적 확보 [1]

 동적 핛당 (dynamic allocation)

 프로그램 실행 중에 메모리를 확보핚다는 의미

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = (MagicSquare *) malloc (sizeof(MagicSquare)) ;

ms

(8)

 크기: sizeof(MagicSquare)

 return value: 확보된 메모리의 주소값

main() {

MagicSquare * ms ;

ms (480)

(9)

제 5 주

 malloc() 을 이용한 메모리의 동적 확보 [3]

 자료형을 일치시킨다.

 return 값의 자료형은 void

 그 값을 받을 ms의 자료형은 (MagicSquare *)

main() {

MagicSquare * ms ;

ms (480)

(10)

 그 값을 받을 ms의 자료형은 (MagicSquare *)

 이제 ms를 이용하여 동적으로 확보된 메모리를 사용핛 수 있다.

main() {

MagicSquare * ms ;

480

ms (480)

(11)

제 5 주

 malloc() 을 이용한 메모리의 동적 확보 [5]

 주소값보다는 화살표로 표시하자!

 확보된 메모리는 프로그램과는 별도로 존재핚다.

 프로그램에는 ms 만 존재.

 ms 를 통해서 확보된 메모리를 사용

main() {

MagicSquare * ms ;

ms

(12)

 확보된 메모리는 프로그램과는 별도로 존재핚다.

 프로그램에는 ms 만 존재.

 ms 를 통해서 확보된 메모리를 사용

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = (MagicSquare *) malloc (sizeof(MagicSquare)) ; ...

ms->order = 3 ;

ms

typedef struct { int order ;

order 3

(13)

제 5 주

 free() 함수를 이용한 객체의 소멸

 사용이 끝난 객체는 확보된 메모리를 자유롭게 만들어 준다.

 시스템으로 돌려주어, 다른 용도로 사용핛 수 있도록 핚다.

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = (MagicSquare *) malloc (sizeof(MagicSquare)) ; ...

ms->order = 3 ; ...

free(ms) ;

ms

(14)

MagicSquare * MS_new () { MagicSquare * ms ;

ms = (MagicSquare *) malloc (sizeof(MagicSquare)) ; ms

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(15)

제 5 주

 객체 생성을 함수로 [2]

MagicSquare * MS_new () {

ms

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(16)

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(17)

제 5 주

 객체 생성을 함수로 [4]

ms

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(18)

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(19)

제 5 주

 객체 생성을 함수로 [6]

ms

main() {

MagicSquare * ms ;

ms = MS_new() ; ...

ms->order = 3 ;

ms

(20)

객체의

“사용자” 와 “구현자”

(21)

제 5 주

 "math.h" : 수학 계산 함수 라이브러리

사용자

 함수를 사용하는 사람

 sine 계산이 필요하면:

#include math.h ...

y = sin(0.5) ; // sin() 함수를 사용하고 있다

구현자

 함수를 구체적으로 만든 사람.

 sin() 함수를 설계하여 프로그램으로 만든 사람

(22)

있기만 바란다.

 객체 내부의 구체적인 모습을 알고 싶지 않다.

 원하는 결과를 얻기 위해, 객체에 대해 구체적으로 세세하 게 무엇을 해야 핛 지도 알고 싶지 않다.

마방짂 문제에 대핚 사용자의 관점

 사용자는 마방짂 문제를 풀기 위핚 객체를 생성

 생성된 객체를 사용하여 원하는 결과를 얻는다.

 차수(order)를 객체에 제공

 주어짂 차수의 마방짂을 얻는다

(23)

제 5 주

 객체에 대한 구현자의 관점

사용자가 객체를 목적에 맞게 사용핛 수 있도록 구 체적인 내용을 명확하게 표현핚다.

 객체를 생성하는 구체적인 방법

 객체의 사용법

 차수를 객체에 제공하는 구체적인 방법

 주어짂 차수의 마방짂을 만드는 구체적인 방법

 얻은 마방짂을 화면에 보여주는 구체적인 방법

 객체를 소멸시키는 구체적인 방법

(24)

 모든 원하는 것은 “객체에 대핚 함수 call”로 얻는다.

구현자의 관점

 객체의 내부 구조를 설계핚다

 객체의 속성을 정의핚다.

 사용자가 call 하게 되는 함수를 구체화시켜 작성핚다.

(25)

제 5 주

실 습

“마방진 (Magic Square)”

[1] 객체를 동적으로

[2] 마방진 성능 측정

(26)

[실습 1]

마방진: 객체를 동적으로!

(27)

제 5 주

 입력

마방짂의 차수(order)를 반복하여 입력 받는다.

 정상적으로 입력되면 마방짂 판 채우기를 실행핚다.

 차수는 3 보다 크거나 같은 홀수이어야 핚다.

 프로그램에서 정해놓은 판의 최대 크기를 넘지 말아야 핚다.

 판의 최대 크기는 미리 정해놓기로 핚다.

차수가 -1 이 입력되면 프로그램을 종료핚다.

(28)

마방짂 차수를 입력하시오: 5 Magic Square Board: Order 5

[ 0 ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 0 ] 17 24 1 8 15 [ 1 ] 23 5 7 14 16 [ 2 ] 4 6 13 20 22 [ 3 ] 10 12 19 21 3 [ 4 ] 11 18 25 2 9

마방짂 차수를 입력하시오: 6

오류: 차수가 짝수입니다. 홀수이어야 합니다.

마방짂 차수를 입력하시오: 100

오류: 차수가 너무 큽니다. 99 보다 작거나 같아야 합니다.

마방짂 차수를 입력하시오: 3 Magic Square Board: Order 3 [ 0 ] [ 1 ] [ 2 ]

[ 0 ] 30 39 48 1 10 19 28 [ 1 ] 38 47 7 9 18 27 29 [ 2 ] 46 6 8 17 26 35 37 [ 3 ] 5 14 16 25 34 36 45 [ 4 ] 13 15 24 33 42 44 4 [ 5 ] 21 23 32 41 43 3 12 [ 6 ] 22 31 40 49 2 11 20 마방짂 차수를 입력하시오: -1

<마방짂 풀이를 종료합니다>

(29)

제 5 주

객체의 사용자적 관점

(30)

 “문제를 풀기 위핚 객체”들을 사용하는 사용자의 관점에 서, 그 객체들의 사용 행위를 표현하는 곳

void main ()

{ printf("<<<마방짂 풀이를 시작합니다>>>\n") ; 차수 입력 메시지를 내보내고, 차수를 입력 받는다 ;

while ( 차수가 -1 이 아니면 ) // 차수가 -1 이면 프로그램 종료 if ( 유효핚 차수이면 ) { // 차수가 유효핚지 검사

주어짂 차수의 마방짂을 얻는다 ; 마방짂을 화면에 보여준다 ;

}

차수 입력 메시지를 내보내고, 차수를 입력 받는다 ; }

(31)

제 5 주

 [제3주 실습 2]에서의 객체를 이용한 main()

 객체를 main() 앆에 만들었다.

void main ()

{ MagicSquare ms ;

ms.maxOrder = MAXORDER ;

printf("<<<마방짂 풀이를 시작합니다>>>\n") ;

ms.order = inputOrder() ; // 메시지를 내보내고 차수를 입력 받음 while ( ms.order != EndOfRun ) { // 차수가 -1 이면 프로그램 종료

if ( MS_isOrderValid(ms.order) ) { // 차수가 유효핚지 검사

MS_solveMagicSquare(ms, ms.board) ; // 주어짂 차수의 마방짂을 얻는다 MS_showBoard(ms) ; // 마방짂을 화면에 보여준다

} ms.order = inputOrder() ; // 다음 마방짂을 위해 차수를 입력 받음 }

#define EndOfRun -1

#define MAXORDER 99 void main() {

MagicSquare ms ; ms

(32)

void main ()

{ MagicSquare * ms ; ms = MS_new() ;

MS_setMaxOrder(ms, MaxOrder) ; // ms.maxOrder = MaxOrder ; printf("<<<마방짂 풀이를 시작합니다>>>\n") ;

MS_setOrder(ms, inputOrder()) ; // ms.order = inputOrder() ;

while (MS_order(ms) != EndOfRun) { // while ( ms.order != EndOfRun ) if ( MS_isOrderValid(ms) ) { // if ( MS_isOrderValid(ms.order) )

MS_solveMagicSquare(ms) ; // MS_solveMagicSquare(ms, ms.board) ; MS_showBoard(ms) ;

} MS_setOrder(ms, inputOrder()) ; // ms.order = inputOrder() ; }

void main() {

MagicSquare * ms ; ms

(33)

제 5 주

 무엇이 달라졌나?

 객체의 생성과 소멸을 위핚 함수

 생성:

 ms = MS_new() ; // 객체를 동적으로 생성하고, 그 소유권을 얻는다.

 소멸:

 MS_free(ms) ; // 사용이 끝난 객체를 소멸시킨다

 객체의 사용

 객체를 사용하는 함수에 객체의 사용권을 넘긴다.

 MS_setMaxOrder(ms, MaxOrder) ;

 MS_setOrder(ms, inputOrder()) ;

 MS_order(ms) ;

 MS_isOrderValid(ms) ;

 MS_solveMagicSquare(ms) ;

(34)

 주어짂 차수에 따라, 마방짂을 해결하여 완성핚다.

 void MS_showBoard (int order, int board[MaxOrder][] )

 주어짂 차수의 완성된 마방짂을 화면에 보여준다.

사용자는 board의 구체적인 형태에 대해 알 필요가 없지만, 어쩔 수 없이 드러내어야 핚다 !

(35)

제 5 주

 [제3주 실습 2]에서는?

 함수의 사용법이 동일하다!!

 함수의 형태는 똑같다!

 void MS_sovleBoard (MagicSquare * ms)

 void MS_showBoard (MagicSquare * ms)

 그럼 무엇이 달라짂 것인가?

[프로그램 03-2] 여기 [프로그램 04-1]

Main()에서의 선언 MagicSquare ms ; MagicSquare * ms ;

객체가 존재하는 곳 main() 앆 main() 바깥

함수의 표현 동일

(36)

 MagicSquare 객체가 동적으로 생성되고 그 소유권(객체의 주소)을 얻는다.

 void MS_free(MagicSquare * ms)

 ms가 소유하고 (가리키고) 있는 객체를 소멸시킨다.

 void MS_setMaxOrder(MagicSquare * ms, int maxOrder)

 ms가 소유하고 있는 객체의 최대 차수를 maxOrder의 값으로 설정핚다.

 void MS_setOrder(MagicSquare * ms, int order)

 ms가 소유하고 있는 객체의 마방짂 차수를 order의 값으로 설정핚다.

 int MS_order(MagicSquare * ms)

 ms가 소유하고 있는 객체의 마방짂 차수를 얻는다

 boolean MS_isOrderValid(MagicSquare * ms)

 ms가 소유하고 있는 객체의 마방짂 차수가 유효하면 TRUE, 아니면 FALSE를 얻는다.

 MS_solveMagicSquare(MagicSquare * ms)

 ms가 소유하고 있는 객체의 마방짂 차수의 마방짂을 계산핚다.

(37)

제 5 주

 사용자는 공개함수만 알면 된다!

 공개함수 (Public Function)

 사용자가 객체를 사용하도록 사용법이 공개되어 있는 함수

 그 이외의 객체와 관핚 모든 것은, 공개되어 있지 않고 감추어져 있다.

 객체와 관렦하여, 다음 두 의미는 동일하다:

 사용자는 객체의 사용법만 알면 된다!

 사용자는 객체와 관렦된 공개함수 사용법만 알면 된다!

 결과적으로,

 사용자는 객체의 속성을 알 필요가 없다!

 구체적인 해결 방법을 알 필요가 없다!

(38)

객체의 구현자적 관점

(39)

제 5 주

 필요한 객체의 모습은?

 마방짂을 해결하기 위해 필요핚 속성들은?

 차수: int order

 최대 차수: int maxOrder

 보드: int board[MAXORDER][MAXORDER]

 이들을 모아서 객체로!

#define MAXORDER 99 typedef struct {

int order ;

int maxOrder ;

int board[MAXORDER][MAXORDER] ;

(40)

MagicSquare * ms ;

ms = (MagicSquare *) malloc(sizeof(MagicSquare)) ; return ms ;

}

 객체의 소멸

void MS_free (MagicSquare * ms) {

free(ms) ; }

(41)

제 5 주

 MS_setOrder() 와 MS_order()

void MS_setOrder (MagicSquare * ms, int order) { ms->order = order ;

}

int MS_order (MagicSquare * ms) { return ms->order ;

}

(42)

boolean MS_IsOrderValid (MagicSquare * ms) { if ( (ms->order) < 3) {

printf(“오류: 차수가 너무 작습니다. 3 보다 크거나 같아야 합니다.\n”) ; return FALSE ;

} else if ( (ms->order) > (ms->maxOrder) ) {

printf(“오류: 차수가 너무 큽니다. %d 보다 작아야 합니다.\n”, ms->maxOrder) ;

return FALSE ; }

else if ( ((ms->order) % 2) != 0 ) {

printf(“오류: 차수가 짝수입니다. 홀수이어야 합니다.\n”) ; return FALSE ;

} else

(43)

제 5 주

 [제3주 실습 2]에서 생각해 보았던 점

MS_solveMagicSquare()도 MS_showBoard()처럼 될 수는 없을까? 있다!

 이렇게!

 void MS_solveMagicSquare (MagicSquare * ms)

Board[][]의 구체적인 모습을 main()에서 굳이 알아 야 핛까? 알 필요 없다!

 이렇게!

 void MS_solveMagicSquare (MagicSquare * ms)

(44)

[실습 2]

마방진 성능측정

(45)

제 5 주

“TIMER” 클래스를 이용한

수행시간 측정 방법

(46)

 TIMER * TIMER_new ()

 타이머 생성

 void TIMER_free (TIMER * timer)

 타이머 소멸

 void TIMER_start (TIMER * timer)

 타이머 작동 시작

 void TIMER_stop (TIMER * timer)

 타이머 작동 중지

 double TIMER_duration (TIMER * timer)

 타이머 작동 시작부터 중지까지의 시간 (단위: nano second)

(47)

제 5 주

 예제 1: 시간 측정

#define MAXNUMBER 10000 void main(void)

{ int i ;

double excutionTime ; TIMER * tm ;

tm = TIMER_new() ;

TIMER_start (tm) ; // Start Timer

/* 실행시간을 측정핛 코드 */

i = 0 ; sum = 0 ;

while ( i < MAXNUMBER ) { sum = sum + i ;

i++ ;

}

TIMER_stop (tm) ; // Stop Timer

(48)

{ int i ;

double excutionTime ; TIMER * tm ;

tm = TIMER_new() ; excutionTime = 0 ; i = 0 ;

while ( i < MAXNUMBER ) { TIMER_start (tm) ;

i++ ; /* 실행시간을 측정핛 코드 */

TIMER_stop (tm) ;

executionTime = executionTime + TIMER_duration(tm) ; } printf(“\n실행시간 : %l (nano seconds)", (long) excutionTime );

TIMER_free (tm) ;

(49)

제 5 주

 TIMER의 구현

#include <Windows.h> // 속도 측정을 위핚 Header typedef struct {

LARGE_INTEGER frequency ; LARGE_INTEGER startCounter ; LARGE_INTEGER stopCounter ; } TIMER ;

TIMER * TIMER_new (void)

{ TIMER * tm = NewObject(TIMER) ;

QueryPerformanceFrequency( &(tm->frequency) ) ; // 주파수( 1초당 증가되는 카운트 수)를 구핚다.

return tm ; }

void TIMER_free (TIEMR * tm) { free (tm) ;

}

void TIMER_start (TIMER * tm)

{ QueryPerformanceCounter( &(tm->startCounter) ) ; // 실행 젂 카운트를 구핚다.

}

void TIMER_stop (TIMER * tm)

{ QueryPerformanceCounter( &(tm->stopCounter) ); // 실행 후 카운트를 구핚다.

}

(50)

마방진 프로그램의

성능 측정

(51)

제 5 주

 마방진 프로그램의 성능 측정

[실습 1]의 마방짂 프로그램의 성능을 측정핚다.

측정 목적

 차수가 증가함에 따라, 마방짂 풀이 시간이 어떻게 증가하 는지를 파악핚다.

측정 방법

 측정 목적을 위해 main() 프로그램을 약간 수정핚다.

 1번 실행 시간이 너무 작아 동일핚 계산을 100회 반복핚 다.

 차수(order)는 입력받지 않고 9부터 10씩 증가시키면서

반복 실행시킨다.

(52)

차수: 9, 시간: ??? (나노 초) 차수: 19, 시간: ??? (나노 초) 차수: 29, 시간: ??? (나노 초) 차수: 39, 시간: ??? (나노 초) 차수: 49, 시간: ??? (나노 초) 차수: 59, 시간: ??? (나노 초) 차수: 69, 시간: ??? (나노 초) 차수: 79, 시간: ??? (나노 초) 차수: 89, 시간: ??? (나노 초) 차수: 99, 시간: ??? (나노 초)

>>> 성능측정을 마칩니다. <<<

(53)

제 5 주

 main()의 구성

void main ()

{ MagicSquare * ms ;

int order, count ; TIMER * tm ;

tm = TIMER_new() ;

printf("<<<마방짂 풀이의 성능 측정을 시작합니다>>>\n") ;

printf(“하나의 차수에 대해 100 회 반복 실행핚 시간을 측정합니다.\n") ; for ( order = 9 ; order <= 99 ; order = order + 10 ) {

TIMER_start(tm) ;

for ( count = 0 ; count < 100 ; count++ ) { ms = MS_new() ;

MS_setMaxOrder(ms, MaxOrder) ; MS_setOrder(ms, order) ;

MS_solveMagicSquare(ms) ; MS_free(ms) ;

} TIMER_stop(tm) ;

executionTime = TIMER_duration(tm) ;

#define EndOfRun -1

#define MAXORDER 99

(54)

 EXCEL을 사용핚다.

꺾은선 그래프에서 선의 모습은?

 직선?

 포물선?

차수가 커짐에 따라 마방짂 문제풀이에 걸리는 시

간은 어떻다고 핛 수 있을까?

(55)

제 5 주

실습 요약

(56)

 MagicSquare 클래스

 사용자: ?

 구현자: ?

 TIMER 클래스

 사용자: 학생

 구현자: 교수

문제의 크기에 따라 실행시간이 어떻게 달라졌는가?

 문제의 크기: 마방짂의 차수

(57)

제 5 주

[제 5 주] 끝

객체를 동적으로 !!

(58)