메소드와 생성자

게시 2024/03/03

By tonyleekorea 34 분읽는 시간

메소드의 개념

메소드(method)

자바에서 클래스는 멤버(member)로 속성을 표현하는 필드(field)와 기능을 표현하는 메소드(method)를 가진다.
그중에서 메소드(method)란 어떠한 특정 작업을 수행하기 위한 명령문의 집합이라 할 수 있다.

메소드의 사용 목적

클래스에서 메소드를 작성하여 사용하는 이유는 중복되는 코드의 반복적인 프로그래밍을 피할 수 있기 때문이다. 또한, 모듈화로 인해 코드의 가독성도 좋아진다. 그리고 프로그램에 문제가 발생하거나 기능의 변경이 필요할 때도 손쉽게 유지보수를 할 수 있게 된다.
메소드를 작성할 때는 되도록 하나의 메소드가 하나의 기능만을 수행하도록 작성하는 것이 좋다.

메소드 정의

클래스에서 메소드를 정의하는 방법은 일반 함수를 정의하는 방법과 크게 다르지 않다.
자바에서 메소드를 정의하는 방법은 다음과 같다.

  
// 문법
접근제어자 반환타입 메소드이름(매개변수목록) { // 선언부
    // 구현부
}

접근 제어자 : 해당 메소드에 접근할 수 있는 범위를 명시한다.
반환 타입(return type) : 메소드가 모든 작업을 마치고 반환하는 데이터의 타입을 명시한다.
메소드 이름 : 메소드를 호출하기 위한 이름을 명시한다.
매개변수 목록(parameters) : 메소드 호출 시에 전달되는 인수의 값을 저장할 변수들을 명시한다.
구현부 : 메소드의 고유 기능을 수행하는 명령문의 집합이다.

메소드 시그니처(method signature)란 메소드의 선언부에 명시되는 매개변수의 리스트를 가리킨다. 만약 두 메소드가 매개변수의 개수와 타입, 그 순서까지 모두 같다면, 이 두 메소드의 시그니처는 같다고 할 수 있다.

  
// Car 클래스의 accelerate() 메소드를 정의하는 예제
class Car {
    private int currentSpeed;
    private int accelerationTime;
    ...

    public void accelerate(int speed, int second) { // ① 선언부

        // 구현부
        System.out.println(second + "초간 속도를 시속 " + speed + "(으)로 가속함!!");
    }

    ...
}

위 예제의 ①번 라인에서는 accelerate() 메소드를 정의하고 있다. 이 메소드는 public 접근 제어자를 사용하여 선언되어 해당 객체를 사용하는 프로그램 어디에서나 직접 접근할 수 있다.
반환 타입에는 어떠한 값도 반환하지 않는다는 의미를 가진 void를 명시한다.
그 다음으로 메소드의 이름을 명시하고, 매개변수로 int형 변수인 speed와 second를 전달받는다.
이렇게 전달받은 매개변수를 가지고 메소드 구현부에서 고유한 작업을 수행할 수 있는 것이다.

메소드 호출

자바에서 위와 같은 방법으로 정의한 메소드는 멤버 참조 연산자(`.`)를 사용하여 호출할 수 있다.
자바에서 메소드를 호출하는 방법은 다음과 같다.

  
// 예제
1. 객체참조변수이름.메소드이름();                  // 매개변수가 없는 메소드의 호출

2. 객체참조변수이름.메소드이름(인수1, 인수2, ...); // 매개변수가 있는 메소드의 호출

  
// 앞서 정의한 accelerate() 메소드를 호출하는 예제
Car myCar = new Car();   // 객체를 생성

myCar.accelerate(60, 3); // myCar 인스턴스의 accelerate() 메소드를 호출한다.

  
// 실제로 accelerate() 메소드를 정의하고 호출하는 예제
class Car {
	private int currentSpeed;
	private int accelerationTime;
		
	public void accelerate(int speed, int second) {
		System.out.println(second + "초간 속도를 시속 " + speed + "(으)로 가속함!!");
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Car myCar = new Car();		// 객체 생성
		myCar.accelerate(60, 3);	// 메소드 호출
	}
}

생성자

인스턴스 변수의 초기화

클래스를 가지고 객체를 생성하면, 해당 객체는 메모리에 즉시 생성된다. 하지만 이렇게 생성된 객체는 모든 인스턴스 변수가 아직 초기화되지 않은 상태이다.
자바에서 클래스 변수와 인스턴스 변수는 별도로 초기화하지 않으면, 다음 값으로 자동 초기화된다.

변수의 타입	초깃값
char	‘\u0000’
byte, short, int	0
long	0L
float	0.0F
double	0.0 또는 0.0D
boolean	false
배열, 인스턴스 등	null

하지만 사용자가 원하는 값으로 인스턴스 변수를 초기화하려면, 일반적인 초기화 방식으로는 초기화할 수 없다. 인스턴스 변수 중에는 private 변수도 있으며, 이러한 private 변수에는 사용자나 프로그램이 직접 접근할 수 없기 때문이다.
따라서 private 인스턴스 변수에도 접근할 수 있는 초기화만을 위한 public 메소드가 필요해진다. 이러한 초기화만을 위한 메소드는 객체가 생성된 후부터 사용되기 전까지 반드시 인스턴스 변수의 초기화를 위해 호출되어야 한다.

생성자(constructor)

자바에서는 객체의 생성과 동시에 인스턴스 변수를 원하는 값으로 초기화할 수 있는 생성자(constructor)라는 메소드를 제공한다.
자바에서 생성자(constructor)의 이름은 해당 클래스의 이름과 같아야 한다. 즉, Car 클래스의 생성자의 이름은 Car가 됩니다.
이러한 생성자는 다음과 같은 특징을 가진다.
1. 생성자는 반환값이 없지만, 반환 타입을 void형으로 선언하지 않는다.
2. 생성자는 초기화를 위한 데이터를 인수로 전달받을 수 있다.
3. 객체를 초기화하는 방법이 여러 개 존재할 경우에는 하나의 클래스가 여러 개의 생성자를 가질 수 있다. 즉, 생성자도 하나의 메소드이므로, 메소드 오버로딩이 가능하다는 의미이다.

  
// Car 클래스를 선언하면서 여러 개의 생성자를 선언하는 예제
Car(String modelName) {}

Car(String modelName, int modelYear) {}

Car(String modelName, int modelYear, String color) {}

Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeeds) {}

위의 예제처럼 클래스의 생성자(constructor)는 어떠한 반환값도 명시하지 않음에 주의해야 한다.

생성자의 호출

자바에서는 new 키워드를 사용하여 객체를 생성할 때 자동으로 생성자가 호출된다.

  
class Car {
	private String modelName;
	private int modelYear;
	private String color;
	private int maxSpeed;
	private int currentSpeed;
	
	Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeed) {
		this.modelName = modelName;
		this.modelYear = modelYear;
		this.color = color;
		this.maxSpeed = maxSpeed;
		this.currentSpeed = 0;
	}
	
	public String getModel() {
		return this.modelYear + "년식 " + this.modelName + " " + this.color;
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Car myCar = new Car("아반떼", 2016, "흰색", 200);	// 생성자의 호출
		System.out.println(myCar.getModel());	// 생성자에 의해 초기화되었는지를 확인한다.
	}
}

기본 생성자(default constructor)

자바의 모든 클래스에는 하나 이상의 생성자가 정의되어 있어야 한다. 하지만 특별히 생성자를 정의하지 않고도 인스턴스를 생성할 수 있다.
이것은 자바 컴파일러가 기본 생성자(default constructor)라는 것을 기본적으로 제공해 주기 때문이다. 기본 생성자는 매개변수를 하나도 가지지 않으며, 아무런 명령어도 포함하고 있지 않다.
자바 컴파일러는 컴파일 시 클래스에 생성자가 하나도 정의되어 있지 않으면, 자동으로 다음과 같은 기본 생성자를 추가한다.

  
// 문법
클래스이름() {}

  
// 자바 컴파일러가 Car 클래스에 자동으로 추가해 주는 기본 생성자의 예제
Car() {}

위와 같이 기본 생성자는 어떠한 매개변수도 전달받지 않으며, 기본적으로 아무런 동작도 하지 않는다.

  
// Car 클래스에 생성자를 정의하지 않고, 기본 생성자를 호출하는 예제
class Car {
	private String modelName = "소나타";
	private int modelYear = 2016;
	private String color = "파란색";
	
	public String getModel() {
		return this.modelYear + "년식 " + this.color + " " + this.modelName;
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Car myCar = new Car(); // 기본 생성자의 호출
		System.out.println(myCar.getModel());	// 2016년식 파란색 소나타
	}
}

위의 예제에서 Car 클래스의 인스턴스인 myCar는 기본 생성자를 사용하여 생성된다.
하지만 기본 생성자는 아무런 동작도 하지 않으므로, 인스턴스 변수를 클래스 필드에서 바로 초기화하고 있다. 이처럼 인스턴스 변수의 초기화는 생성자를 사용하여 수행할 수도 있지만, 클래스 필드에서 바로 수행할 수도 있다.
하지만 만약 매개변수를 가지는 생성자를 하나라도 정의했다면, 기본 생성자는 자동으로 추가되지 않는다. 따라서 매개변수를 가지는 생성자를 하나 이상 정의한 후 기본 생성자를 호출하면, 오류가 발생할 것이다.

  
class Car {
	private String modelName;
	private int modelYear;
	private String color;
	private int maxSpeed;
	private int currentSpeed;
	
	Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeed) { // ①
		this.modelName = modelName;
		this.modelYear = modelYear;
		this.color = color;
		this.maxSpeed = maxSpeed;
		this.currentSpeed = 0;
	}
	
	public String getModel() {
		return this.modelYear + "년식 " + this.modelName + " " + this.color;
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Car myCar = new Car();					// ② 기본 생성자의 호출
		// Car myCar = new Car("아반떼", 2016, "흰색", 200);	// ③ 생성자의 호출
		
		System.out.println(myCar.getModel());	// 생성자에 의해 초기화되었는지를 확인한다.
	}
}

위의 예제는 ①번 라인에서 4개의 매개변수를 갖는 생성자를 정의하고 있다. 따라서 자바 컴파일러는 Car 클래스에 별도의 기본 생성자를 추가하지 않을 것이다.
하지만 ②번 라인에서는 기본 생성자를 호출하여 인스턴스를 생성하려고 하고 있다.
따라서 자바 컴파일러는 오류를 발생시킬 것이며, ③번 라인과 같이 4개의 매개변수를 전달해야만 인스턴스가 생성될 것이다.

this와 this()

this 참조 변수

this 참조 변수는 인스턴스가 바로 자기 자신을 참조하는 데 사용하는 변수이다. 이러한 this 참조 변수는 해당 인스턴스의 주소를 가리키고 있다.

  
// Car 클래스의 생성자를 나타낸 예제
class Car {
    private String modelName;
    private int modelYear;
    private String color;
    private int maxSpeed;
    private int currentSpeed;

    Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeed) {
        this.modelName = modelName;
        this.modelYear = modelYear;
        this.color = color;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
        this.currentSpeed = 0;
    }

    ...
}

위의 예제처럼 생성자의 매개변수 이름과 인스턴스 변수의 이름이 같을 경우에는 인스턴스 변수 앞에 this 키워드를 붙여 구분해야만 한다. 이렇게 자바에서는 this 참조 변수를 사용하여 인스턴스 변수에 접근할 수 있다.
이러한 this 참조 변수를 사용할 수 있는 영역은 인스턴스 메소드뿐이며, 클래스 메소드에서는 사용할 수 없다. 모든 인스턴스 메소드에는 this 참조 변수가 숨겨진 지역 변수로 존재하고 있다.
메소드의 구분에 대한 더 자세한 사항은 자바 메소드의 구분에서 확인할 수 있다.

this() 메소드

this() 메소드는 생성자 내부에서만 사용할 수 있으며, 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.
this() 메소드에 인수를 전달하면, 생성자 중에서 메소드 시그니처가 일치하는 다른 생성자를 찾아 호출해 준다.
메소드 시그니처(method signature)란 메소드의 이름과 메소드의 원형에 명시되는 매개변수 리스트를 가리킨다.

  
class Car {
	private String modelName;
	private int modelYear;
	private String color;
	private int maxSpeed;
	private int currentSpeed;
	
	Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeed) {
		this.modelName = modelName;
		this.modelYear = modelYear;
		this.color = color;
		this.maxSpeed = maxSpeed;
		this.currentSpeed = 0;
	}
	
	Car() {
		this("소나타", 2012, "검정색", 160);	// 다른 생성자를 호출한다.
	}
	
	public String getModel() {
		return this.modelYear + "년식 " + this.modelName + " " + this.color;
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Car tcpCar = new Car();
		System.out.println(tcpCar.getModel());
	}
}

위의 예제에서 매개변수를 가지는 첫 번째 생성자는 this 참조 변수를 사용하여 인스턴스 변수에 접근하고 있다.
또한, 매개변수를 가지지 않는 두 번째 생성자는 내부에서 this() 메소드를 이용하여 첫 번째 생성자를 호출한다.
이렇게 내부적으로 다른 생성자를 호출하여 인스턴스 변수를 초기화할 수 있다. 단, 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때에는 반드시 해당 생성자의 첫 줄에서만 호출할 수 있다.

메소드 오버로딩

메소드 시그니처(method signature)

메소드 오버로딩의 핵심은 바로 메소드 시그니처(method signature)에 있다. 메소드 시그니처란 메소드의 선언부에 명시되는 매개변수의 리스트를 가리킨다.
만약 두 메소드가 매개변수의 개수와 타입, 그 순서까지 모두 같다면, 이 두 메소드의 시그니처는 같다고 할 수 있다.

메소드 오버로딩(method overloading)

메소드 오버로딩(overloading)이란 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하는 것을 의미한다.
자바에서는 원래 한 클래스 내에 같은 이름의 메소드를 둘 이상 가질 수 없다. 하지만 매개변수의 개수나 타입을 다르게 하면, 하나의 이름으로 메소드를 작성할 수 있다.
즉, 메소드 오버로딩은 서로 다른 시그니처를 갖는 여러 메소드를 같은 이름으로 정의하는 것이라고 할 수 있다. 이러한 메소드 오버로딩을 사용함으로써 메소드에 사용되는 이름을 절약할 수 있다. 또한, 메소드를 호출할 때 전달해야 할 매개변수의 타입이나 개수에 대해 크게 신경을 쓰지 않고 호출할 수 있게 된다.
메소드 오버로딩은 객체 지향 프로그래밍의 특징 중 하나인 다형성(polymorphism)을 구현하는 방법 중 하나이다.
메소드 오버로딩의 대표적인 예로는 println() 메소드를 들 수 있다. println() 메소드는 전달받는 매개변수의 타입에 따라 다음과 같이 다양한 원형 중에서 적절한 원형을 호출하게 된다.

  
// 메소드 원형
println()
println(boolean x)
println(char x)
println(char[] x)
println(double x)
println(float x)
println(int x)
println(long x)
println(Object x)
println(String x)

메소드 오버로딩의 조건

자바에서 메소드 오버로딩이 성립하기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.
1. 메소드의 이름이 같아야 한다.
2. 메소드의 시그니처, 즉 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
메소드 오버로딩은 반환 타입과는 관계가 없다. 만약 메소드의 시그니처는 같은데 반환 타입만이 다른 경우에는 오버로딩이 성립하지 않는다.

메소드 오버로딩의 예제

자바 컴파일러는 사용자가 오버로딩된 함수를 호출하면, 전달된 매개변수의 개수와 타입과 같은 시그니처를 가지는 메소드를 찾아 호출한다.

  
// 함수의 오버로딩을 이용하여 정의한 display() 메소드의 원형 예제
void display(int num1)              // 전달받은 num1을 그대로 출력한다.

void display(int num1, int num2)    // 전달받은 두 정수의 곱을 출력한다.

void display(int num1, double num2) // 전달받은 정수와 실수의 합을 출력한다.

이제 사용자가 display() 메소드를 호출하면, 컴파일러는 자동으로 같은 시그니처를 가지는 메소드를 찾아 호출한다.

  
display(10);       // 1번 display() 메소드 호출 -> 10

display(10, 20);   // 2번 display() 메소드 호출 -> 200

display(10, 3.14); // 3번 display() 메소드 호출 -> 13.14

display(10, 'a');  // 2번과 3번 모두 호출 가능

문제는 4번과 같이 첫 번째 인수로는 정수를, 두 번째 인수로는 실수를 전달받는 호출이다. 자바에서 char형 데이터는 int형 뿐만 아니라 double형으로도 타입 변환될 수 있기 때문이다. 따라서 이와 같은 호출은 자바 컴파일러가 어느 시그니처의 display() 메소드를 호출해야 할지 불명확하다.
자바에서는 오버로딩한 메소드의 이러한 모호한 호출을 허용하지 않으며, 위와 같은 경우에는 더 작은 표현 범위를 가지는 int형으로 자동 타입 변환하게 된다.

  
// 위에서 살펴본 display() 메소드를 다양한 시그니처로 오버로딩하는 예제
class Test {
	static void display(int num1) { System.out.println(num1); }
	static void display(int num1, int num2) { System.out.println(num1 * num2); } // ① 
	static void display(int num1, double num2) { System.out.println(num1 + num2); }
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		Test myfunc = new Test();
		myfunc.display(10);
		myfunc.display(10, 20);
		myfunc.display(10, 3.14);
		myfunc.display(10, 'a'); // ②
	}
}

위의 예제처럼 메소드의 오버로딩은 매개변수의 타입뿐만 아니라 매개변수의 개수를 달리해도 작성할 수 있다.
위 예제의 ②번 라인의 display() 메소드 호출은 영문 소문자 ‘a’의 아스키 코드값이 97이므로, int형으로 자동 타입 변환되어 ①번 라인의 display() 메소드가 호출될 것이다.

재귀 호출

재귀 호출(recursive call)

재귀 호출(recursive call)이란 메소드 내부에서 해당 메소드가 또다시 호출되는 것을 의미한다. 이러한 재귀 호출은 자기가 자신을 계속해서 호출하므로, 끝없이 반복될 것이다.
따라서 메소드 내에 재귀 호출을 중단하도록 조건이 변경될 명령문을 반드시 포함해야 한다.
재귀 호출은 알고리즘이나 자료 구조론에서는 매우 중요한 개념 중 하나이다. 또한, 재귀 호출을 사용하면 복잡한 문제도 매우 간단하게 논리적으로 접근하여 표현할 수 있다.

재귀 호출의 개념

재귀 호출의 개념을 파악하기 위해서 우선 재귀 호출을 사용하지 않고 1부터 n까지의 합을 구하는 메소드를 만들어 보았다.

  
// 예제
int sum(int n) {
    int result = 0;

    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        result += i;
    }

    return result;

}

위의 예제에서 sum() 메소드는 재귀 호출을 사용하지 않고 만든 메소드이다. 이러한 메소드는 그냥 봐서는 그 목적을 바로 알 수 없으며, 코드를 해석해야 무슨 목적으로 만든 메소드인지 알 수 있다. 즉, 변수 i와 result는 왜 정의됐으며, for 문은 왜 사용되었는지 바로 알 수가 없다.
이제 재귀 호출을 사용하여 1부터 n까지의 합을 구하는 recursiveSum() 메소드를 만들어 보자. 우선 1부터 4까지의 합을 구하는 알고리즘을 생각해 보자.
1. 1부터 4까지의 합은 1부터 3까지의 합에 4를 더하면 된다.
2. 1부터 3까지의 합은 1부터 2까지의 합에 3을 더하면 된다.
3. 1부터 2까지의 합은 1부터 1까지의 합에 2를 더하면 된다.
4. 1부터 1까지의 합은 그냥 1이다.
위의 알고리즘을 의사 코드(pseudo code)로 작성하면 다음과 같다.

  
// 의사 코드
시작

    1. n이 1이 아니면, n과 1부터 (n-1)까지의 합을 더한 값을 반환한다.

    2. n이 1이면, 그냥 1을 반환한다.

끝

의사 코드(pseudo code)란 특정 프로그래밍 언어의 문법에 맞춰 작성된 것이 아닌, 일반적인 언어로 알고리즘을 표현한 코드를 의미한다.
위와 같이 논리적인 재귀 알고리즘을 구상하고, 의사 코드를 작성하면, 재귀 호출을 이용해 바로 코드로 옮길 수 있다.

  
class Math {
	static int recursiveSum(int n) {
		if (n == 1) { // n이 1이면, 그냥 1을 반환한다.
			return 1;
		}
		return n + recursiveSum(n - 1);	// n이 1이 아니면, n을 1부터 (n-1)까지의 합과 더한 값을 반환한다.
	}
}

public class prog {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Math.recursiveSum(10));
	}
}

위의 예제에서 if 문이 존재하지 않으면, 이 프로그램은 실행 직후 스택 오버플로우(stack overflow)에 의해 종료될 것이다. 따라서 if 문처럼 재귀 호출을 중단하기 위한 조건문을 반드시 포함해야 한다.
스택 오버플로우(stack overflow)는 메모리 구조 중 스택(stack) 영역에서 해당 프로그램이 사용할 수 있는 메모리 공간 이상을 사용하려고 할 때 발생한다.
이처럼 재귀 호출은 다양한 알고리즘을 표현한 의사 코드를 그대로 코드로 옮길 수 있게 해주므로, 직관적인 프로그래밍을 하는 데 많은 도움을 준다.

Study, JavaBasic

메소드의 개념

메소드(method)

메소드의 사용 목적

메소드 정의

메소드 호출

생성자

인스턴스 변수의 초기화

생성자(constructor)

생성자의 호출

기본 생성자(default constructor)

this와 this()

this 참조 변수

this() 메소드

메소드 오버로딩

메소드 시그니처(method signature)

메소드 오버로딩(method overloading)

메소드 오버로딩의 조건

메소드 오버로딩의 예제

재귀 호출

재귀 호출(recursive call)

재귀 호출의 개념

인기 태그