개체 지향 프로그래밍(C#)

아티클
06/08/2023

C#은 개체 지향 프로그래밍 언어입니다. 개체 지향 프로그래밍의 네 가지 기본 원칙은 다음과 같습니다.

추상화 - 관련 특성 및 엔터티의 상호 작용을 클래스로 모델링하여 시스템의 추상적 표현을 정의합니다.
캡슐화 - 개체의 내부 상태와 기능을 숨기고 public 함수 세트를 통해서만 개체에 액세스할 수 있습니다.
상속 - 기존 추상화를 기반으로 새 추상화를 만들 수 있습니다.
다형성 - 여러 추상화에서 다양한 방법으로 상속된 속성 또는 메서드를 구현할 수 있습니다.

앞의 클래스 소개 자습서에서 추상화와 캡슐화를 살펴봤습니다. BankAccount 클래스는 은행 계좌 개념에 대한 추상화를 제공했습니다. BankAccount 클래스를 사용한 코드에 영향을 주지 않고 해당 구현을 수정할 수 있습니다. BankAccount 및 Transaction 클래스는 코드에서 이러한 개념을 설명하는 데 필요한 구성 요소의 캡슐화를 제공합니다.

이 자습서에서는 상속과 다형성을 활용하도록 이 애플리케이션을 확장해 새 기능을 추가합니다. 또한 BankAccount 클래스에 기능을 추가하여 앞의 자습서에서 배운 추상화 및 캡슐화 방법을 활용합니다.

다른 유형의 계좌 만들기

이 프로그램을 빌드한 후 기능 추가를 요청 받습니다. 이 프로그램은 은행 계좌 유형이 하나뿐인 상황에서는 잘 작동합니다. 시간이 지나면서 요구 사항이 바뀌고 관련된 다음과 같은 계정 유형이 요청됩니다.

매월말에 이자가 붙는 이자 소득 계좌.
잔고가 음수일 수 있지만 잔고가 있는 경우 매달 이자 비용이 발생하는 신용 한도.
1회 예치로 시작하고 지불만 가능한 선불 선물 카드 계좌. 이 계좌는 매월초에 한 번 잔고를 다시 채울 수 있습니다.

이 모든 다양한 계좌는 이전 자습서에서 정의한 BankAccount 클래스와 비슷합니다. 해당 코드를 복사하고 클래스 이름을 바꾸고 수정할 수도 있습니다. 이 방법은 단기적으로는 효과가 있지만 시간이 지남에 따라 작업이 늘어납니다. 모든 변경 내용은 영향을 받는 모든 클래스에 복사됩니다.

대신 이전 자습서에서 만든 BankAccount 클래스에서 메서드와 데이터를 상속하는 새 은행 계좌 유형을 만들 수 있습니다. 이러한 새 클래스는 각 유형에 필요한 특정 동작으로 BankAccount 클래스를 확장할 수 있습니다.

public class InterestEarningAccount : BankAccount
{
}

public class LineOfCreditAccount : BankAccount
{
}

public class GiftCardAccount : BankAccount
{
}

이러한 각 클래스는 공유 기본 클래스인 BankAccount 클래스에서 공유 동작을 상속합니다. 파생 클래스 각각에 새롭고 다양한 기능의 구현을 작성합니다. 이러한 파생 클래스에는 이미 BankAccount 클래스에 정의된 동작이 모두 있습니다.

각각의 새 클래스는 서로 다른 소스 파일에 만드는 것이 좋습니다. Visual Studio에서 프로젝트를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 클래스 추가를 선택하여 새 파일에 새 클래스를 추가할 수 있습니다. Visual Studio Code에서는 파일을 선택한 다음 새로 만들기를 선택하여 새 원본 파일을 만듭니다. 어느 도구에서나 클래스와 일치하도록 파일 이름을 지정합니다. InterestEarningAccount.cs, LineOfCreditAccount.cs, GiftCardAccount.cs.

위의 샘플에 나온 것처럼 클래스를 만들면 파생 클래스가 컴파일되지 않는 것을 확인할 수 있습니다. 생성자는 개체를 초기화합니다. 파생 클래스 생성자는 파생 클래스를 초기화하고 파생 클래스에 포함된 기본 클래스 개체를 초기화하는 방법에 대한 지침을 제공해야 합니다. 적절한 초기화는 일반적으로 추가 코드 없이 발생합니다. BankAccount 클래스는 다음 서명을 사용하여 하나의 공용 생성자를 선언합니다.

public BankAccount(string name, decimal initialBalance)

컴파일러는 사용자가 직접 생성자를 정의할 때 기본 생성자를 생성하지 않습니다. 즉, 각 파생 클래스가 이 생성자를 명시적으로 호출해야 합니다. 기본 클래스 생성자에 인수를 전달할 수 있는 생성자를 선언합니다. 다음 코드는 InterestEarningAccount의 생성자를 보여 줍니다.

public InterestEarningAccount(string name, decimal initialBalance) : base(name, initialBalance)
{
}

이 새로운 생성자의 매개 변수는 기본 클래스 생성자의 매개 변수 형식 및 이름과 일치합니다. : base() 구문을 사용하여 기본 클래스 생성자에 대한 호출을 나타낼 수 있습니다. 일부 클래스는 여러 생성자를 정의하며, 이 구문을 사용하면 호출하는 기본 클래스 생성자를 선택할 수 있습니다. 생성자를 업데이트한 후 각 파생 클래스의 코드를 개발할 수 있습니다. 새 클래스에 대한 요구 사항은 다음과 같이 지정할 수 있습니다.

이자 소득 계좌:
- 월말 잔고의 2%에 해당하는 예금을 얻게 됩니다.
신용 한도:
- 음수의 잔고일 수 있지만 절대값은 대출 한도보다 클 수 없습니다.
- 월말 잔고가 0이 아닌 경우 매달 이자 비용이 발생합니다.
- 대출 한도를 초과하는 인출 때마다 수수료가 발생합니다.
선물 카드 계좌:
- 매월 한 번 말일에 지정된 금액으로 계좌를 다시 채울 수 있습니다.

이러한 계좌 유형 세 가지 모두 월말에 발생하는 작업이 있음을 볼 수 있습니다. 하지만 계좌 유형마다 수행하는 작업은 다릅니다. 다형성을 사용하여 이 코드를 구현합니다. BankAccount 클래스에서 단일 virtual 메서드를 만듭니다.

public virtual void PerformMonthEndTransactions() { }

앞의 코드는 virtual 키워드를 사용하여 파생 클래스가 다른 구현을 제공할 수 있는 기본 클래스에서 메서드를 선언하는 방법을 보여 줍니다. virtual 메서드는 파생 클래스가 다시 구현하도록 선택할 수 있는 메서드입니다. 파생 클래스는 override 키워드를 사용하여 새 구현을 정의합니다. 일반적으로 이것을 “기본 클래스 구현 재정의”라고 합니다. virtual 키워드는 파생 클래스가 동작을 재정의할 수 있도록 지정합니다. 파생 클래스가 동작을 재정의해야 하는 abstract 메서드를 선언할 수도 있습니다. 기본 클래스는 abstract 메서드의 구현을 제공하지 않습니다. 다음으로 만든 새로운 두 클래스의 구현을 정의해야 합니다. InterestEarningAccount로 시작합니다.

public override void PerformMonthEndTransactions()
{
    if (Balance > 500m)
    {
        decimal interest = Balance * 0.02m;
        MakeDeposit(interest, DateTime.Now, "apply monthly interest");
    }
}

LineOfCreditAccount에 다음 코드를 추가합니다. 이 코드는 계좌에서 인출되는 양수의 이자 비용을 계산하기 위해 잔고를 무효화합니다.

public override void PerformMonthEndTransactions()
{
    if (Balance < 0)
    {
        // Negate the balance to get a positive interest charge:
        decimal interest = -Balance * 0.07m;
        MakeWithdrawal(interest, DateTime.Now, "Charge monthly interest");
    }
}

GiftCardAccount 클래스가 해당 월말 기능을 구현하려면 두 가지 변경이 필요합니다. 먼저 매월 더할 선택적 금액을 포함하도록 생성자를 수정합니다.

private readonly decimal _monthlyDeposit = 0m;

public GiftCardAccount(string name, decimal initialBalance, decimal monthlyDeposit = 0) : base(name, initialBalance)
    => _monthlyDeposit = monthlyDeposit;

생성자는 monthlyDeposit 값의 기본값을 제공하므로 호출자는 월별 예치금이 없는 0을 생략할 수 있습니다. 다음으로 생성자에서 0이 아닌 값으로 설정된 경우 월별 예치금을 추가하도록 PerformMonthEndTransactions 메서드를 재정의합니다.

public override void PerformMonthEndTransactions()
{
    if (_monthlyDeposit != 0)
    {
        MakeDeposit(_monthlyDeposit, DateTime.Now, "Add monthly deposit");
    }
}

재정의는 생성자에서 설정된 월별 예치금을 적용합니다. Main 메서드에 다음 코드를 추가하여 GiftCardAccount 및 InterestEarningAccount에 대한 이러한 변경을 테스트합니다.

var giftCard = new GiftCardAccount("gift card", 100, 50);
giftCard.MakeWithdrawal(20, DateTime.Now, "get expensive coffee");
giftCard.MakeWithdrawal(50, DateTime.Now, "buy groceries");
giftCard.PerformMonthEndTransactions();
// can make additional deposits:
giftCard.MakeDeposit(27.50m, DateTime.Now, "add some additional spending money");
Console.WriteLine(giftCard.GetAccountHistory());

var savings = new InterestEarningAccount("savings account", 10000);
savings.MakeDeposit(750, DateTime.Now, "save some money");
savings.MakeDeposit(1250, DateTime.Now, "Add more savings");
savings.MakeWithdrawal(250, DateTime.Now, "Needed to pay monthly bills");
savings.PerformMonthEndTransactions();
Console.WriteLine(savings.GetAccountHistory());

결과를 확인합니다. 이제 LineOfCreditAccount에 대한 유사한 테스트 코드 집합을 추가합니다.

var lineOfCredit = new LineOfCreditAccount("line of credit", 0);
// How much is too much to borrow?
lineOfCredit.MakeWithdrawal(1000m, DateTime.Now, "Take out monthly advance");
lineOfCredit.MakeDeposit(50m, DateTime.Now, "Pay back small amount");
lineOfCredit.MakeWithdrawal(5000m, DateTime.Now, "Emergency funds for repairs");
lineOfCredit.MakeDeposit(150m, DateTime.Now, "Partial restoration on repairs");
lineOfCredit.PerformMonthEndTransactions();
Console.WriteLine(lineOfCredit.GetAccountHistory());

앞의 코드를 추가하고 프로그램을 실행하면 다음과 같은 오류가 표시됩니다.

Unhandled exception. System.ArgumentOutOfRangeException: Amount of deposit must be positive (Parameter 'amount')
   at OOProgramming.BankAccount.MakeDeposit(Decimal amount, DateTime date, String note) in BankAccount.cs:line 42
   at OOProgramming.BankAccount..ctor(String name, Decimal initialBalance) in BankAccount.cs:line 31
   at OOProgramming.LineOfCreditAccount..ctor(String name, Decimal initialBalance) in LineOfCreditAccount.cs:line 9
   at OOProgramming.Program.Main(String[] args) in Program.cs:line 29

참고

실제 출력에는 프로젝트와 함께 폴더의 전체 경로가 포함됩니다. 간단히 하기 위해 폴더 이름이 생략되었습니다. 또한 코드 형식에 따라 줄 번호가 약간 다를 수 있습니다.

BankAccount는 초기 잔고가 0보다 커야 한다고 가정하기 때문에 이 코드는 실패합니다. BankAccount 클래스에 베이킹된 또 다른 가정은 잔고는 음수가 될 수 없다는 것입니다. 대신 계좌 잔고를 초과하는 인출은 거부됩니다. 두 가지 가정 모두 변경해야 합니다. 신용 한도 계좌는 0에서 시작하며, 일반적으로 음수의 잔고를 갖습니다. 또한 고객이 너무 많은 비용을 빌리는 경우 수수료가 발생합니다. 트랜잭션은 허용되지만 비용이 더 많이 듭니다. 첫 번째 규칙은 최소 잔고를 지정하는 BankAccount 생성자에 선택적 인수를 추가하여 구현할 수 있습니다. 기본값은 0입니다. 두 번째 규칙에는 파생 클래스가 기본 알고리즘을 수정할 수 있도록 하는 메커니즘이 필요합니다. 어떤 면에서 기본 클래스는 초과 인출이 있을 때 수행해야 하는 작업을 파생 형식에게 ‘물어봅니다’. 기본 동작은 예외를 throw하여 트랜잭션을 거부하는 것입니다.

선택적 minimumBalance 매개 변수를 포함하는 두 번째 생성자를 추가하여 시작해 보겠습니다. 이 새 생성자는 기존 생성자가 수행하는 모든 작업을 수행합니다. 또한 최소 잔고 속성을 설정합니다. 기존 생성자의 본문을 복사할 수 있지만 나중에 두 위치가 변경될 수 있습니다. 대신 생성자 연결을 사용하여 한 생성자가 다른 생성자를 호출하도록 할 수 있습니다. 다음 코드는 두 개의 생성자와 새 추가 필드를 보여 줍니다.

private readonly decimal _minimumBalance;

public BankAccount(string name, decimal initialBalance) : this(name, initialBalance, 0) { }

public BankAccount(string name, decimal initialBalance, decimal minimumBalance)
{
    Number = s_accountNumberSeed.ToString();
    s_accountNumberSeed++;

    Owner = name;
    _minimumBalance = minimumBalance;
    if (initialBalance > 0)
        MakeDeposit(initialBalance, DateTime.Now, "Initial balance");
}

앞의 코드는 두 가지 새로운 방법을 보여 줍니다. 첫째, minimumBalance 필드는 readonly로 표시됩니다. 즉, 개체가 생성된 후에는 값을 변경할 수 없습니다. BankAccount가 만들어지면 minimumBalance를 변경할 수 없습니다. 둘째, 두 매개 변수를 취하는 생성자는 : this(name, initialBalance, 0) { }를 구현으로 사용합니다. : this() 식은 매개 변수가 세 개인 다른 생성자를 호출합니다. 이 방법을 사용하면 클라이언트 코드가 여러 생성자 중 하나를 선택할 수 있더라도 개체 초기화에 단일 구현을 사용할 수 있습니다.

이 구현은 초기 잔고가 0보다 큰 경우에만 MakeDeposit을 호출합니다. 그러면 예치금은 양수여야 한다는 규칙이 유지되지만 신용 계정이 0의 잔고로 열립니다.

이제 BankAccount 클래스에 최소 잔고에 대한 읽기 전용 필드가 있으므로 마지막 변경은 MakeWithdrawal 메서드에서 하드 코드를 0에서 minimumBalance로 변경하는 것입니다.

if (Balance - amount < _minimumBalance)

BankAccount 클래스를 확장한 후 다음 코드에 나온 것처럼 새 기본 생성자를 호출하도록 LineOfCreditAccount 생성자를 수정할 수 있습니다.

public LineOfCreditAccount(string name, decimal initialBalance, decimal creditLimit) : base(name, initialBalance, -creditLimit)
{
}

LineOfCreditAccount 생성자는 minimumBalance 매개 변수의 의미와 일치하도록 creditLimit 매개 변수의 부호를 변경할 수 있습니다.

다른 초과 인출 규칙

추가할 마지막 기능을 사용하면 LineOfCreditAccount는 트랜잭션을 거부하는 대신 대출 한도 초과에 대해 수수료를 청구할 수 있습니다.

한 가지 방법은 필요한 동작을 구현하는 가상 함수를 정의하는 것입니다. BankAccount 클래스는 MakeWithdrawal 메서드를 두 개의 메서드로 리팩터링합니다. 새 메서드는 인출로 잔고가 최솟값보다 낮아지면 지정된 작업을 수행합니다. 기존 MakeWithdrawal 메서드에는 다음과 같은 코드가 있습니다.

public void MakeWithdrawal(decimal amount, DateTime date, string note)
{
    if (amount <= 0)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(amount), "Amount of withdrawal must be positive");
    }
    if (Balance - amount < _minimumBalance)
    {
        throw new InvalidOperationException("Not sufficient funds for this withdrawal");
    }
    var withdrawal = new Transaction(-amount, date, note);
    _allTransactions.Add(withdrawal);
}

다음 코드로 바꿉니다.

public void MakeWithdrawal(decimal amount, DateTime date, string note)
{
    if (amount <= 0)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(amount), "Amount of withdrawal must be positive");
    }
    Transaction? overdraftTransaction = CheckWithdrawalLimit(Balance - amount < _minimumBalance);
    Transaction? withdrawal = new(-amount, date, note);
    _allTransactions.Add(withdrawal);
    if (overdraftTransaction != null)
        _allTransactions.Add(overdraftTransaction);
}

protected virtual Transaction? CheckWithdrawalLimit(bool isOverdrawn)
{
    if (isOverdrawn)
    {
        throw new InvalidOperationException("Not sufficient funds for this withdrawal");
    }
    else
    {
        return default;
    }
}

추가된 메서드는 protected로, 파생 클래스에서만 호출할 수 있음을 뜻합니다. 이렇게 선언하면 다른 클라이언트가 메서드를 호출할 수 없습니다. 또한 파생 클래스가 동작을 변경할 수 있도록 virtual입니다. 반환 형식은 Transaction?입니다. ? 주석은 메서드가 null을 반환할 수 있음을 나타냅니다. 인출 한도를 초과할 때 수수료를 청구하기 위해 LineOfCreditAccount에 다음 구현을 추가합니다.

protected override Transaction? CheckWithdrawalLimit(bool isOverdrawn) =>
    isOverdrawn
    ? new Transaction(-20, DateTime.Now, "Apply overdraft fee")
    : default;

재정의는 계좌에서 초과 인출할 때 수수료 트랜잭션을 반환합니다. 인출이 한도를 초과하지 않으면 메서드는 null 트랜잭션을 반환합니다. 이는 수수료가 없음을 나타냅니다. Program 클래스의 Main 메서드에 다음 코드를 추가하여 이러한 변경 내용을 테스트합니다.

var lineOfCredit = new LineOfCreditAccount("line of credit", 0, 2000);
// How much is too much to borrow?
lineOfCredit.MakeWithdrawal(1000m, DateTime.Now, "Take out monthly advance");
lineOfCredit.MakeDeposit(50m, DateTime.Now, "Pay back small amount");
lineOfCredit.MakeWithdrawal(5000m, DateTime.Now, "Emergency funds for repairs");
lineOfCredit.MakeDeposit(150m, DateTime.Now, "Partial restoration on repairs");
lineOfCredit.PerformMonthEndTransactions();
Console.WriteLine(lineOfCredit.GetAccountHistory());

프로그램을 실행하고 결과를 확인합니다.

요약

잘 알 수 없는 경우 GitHub 리포지토리에서 이 자습서의 소스를 확인할 수 있습니다.

이 자습서에서 개체 지향 프로그래밍에 사용되는 다양한 방법을 살펴봤습니다.

각 계좌 유형의 클래스를 정의할 때 추상화를 사용했습니다. 이러한 클래스는 해당 계좌 유형의 동작을 설명합니다.
각 클래스에서 많은 세부 정보를 private으로 유지하는 경우 캡슐화를 사용했습니다.
BankAccount 클래스에서 이미 만든 구현을 활용하여 코드를 저장하는 경우 상속을 사용했습니다.
파생 클래스가 해당 계좌 유형의 특정 동작을 만들기 위해 재정의할 수 있는 virtual 메서드를 만들 때 다형성을 사용했습니다.

개체 지향 프로그래밍(C#)

다른 유형의 계좌 만들기

다른 초과 인출 규칙

요약

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