클래스 사용하기: 클래스는 개체를 만들어내는 틀

5/6/2023
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C#의 모든 코드에 반드시 들어가는 class의 주요 기능에 대해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

> // 클래스(Class): 닷넷의 공용 형식 시스템의 기본 구문 중 하나로 데이터와 함수를 묶어 관리

1. 클래스(Class) 소개

C#에서의 클래스는 지금껏 작성해 본 모든 코드의 기본 코드로 작성되는 C#의 핵심 코드입니다. public class 클래스명{}과 같은 코드 블록을 사용하여 클래스를 정의할 수 있습니다. 클래스를 정의하는 전반적인 내용과 클래스의 내부 또는 외부에 올 수 있는 구성 요소는 다음 장에서 살펴보기로 하고, 이번에는 이미 닷넷 프레임워크에 만들어져있는 유용한 내장 클래스의 사용법에 대해서 살펴보기로 합니다.

클래스의 구성요소는 많이 있지만 가장 많이 사용되는 것은 속성과 메서드입니다. 속성은 데이터를 다루고 메서드는 로직을 다룹니다.

클래스
- 속성: 데이터
- 메서드: 로직

클래스는 그 의미에 따라서 이미 닷넷 프레임워크에 만들어 있는 내장 형식(Built-In Type)과 사용자가 직접 클래스의 구조를 만드는 사용자 정의 형식(User Defined Type)으로 구분할 수 있습니다.

예를 들어 Console, String, Math 등의 클래스는 내장 형식이고 Product, Note, User, Group처럼 새로운 형식을 정의할 수 있는데, 이를 사용자 데이터 형식이라고 합니다.

2. 클래스(Class) 만들기

클래스를 한 줄로 정의하면 다음과 같습니다.

클래스는 개체를 생성하는 틀(템플릿)입니다.
클래스는 무언인가를 만ㄷ르어 내는 설계도입니다.

클래스(Class)는 C# 프로그래밍의 기본 단위로 새로운 개체(실체)를 생성하는 설계도(청사진) 역할을 합니다. 실생활에서의 예를 들면 자동차라는 개체(Object)를 만들어낼 수 있는 자동차 설계도 역할을 하는 것이 프로그래밍에서 바로 클래스(Class)입니다.

이처럼 클래스는 개체를 생성하기 위한 틀(템플릿)입니다. 일반적으로 클래스를 설명할 때 가장 많이 사용하는 용어가 청사진(Blue Print)입니다. 이처럼, 클래스는 무엇인가를 만들어내는 설계도입니다.

클래스는 지금까지 우리가 사용해 온 class 키워드를 사용하여 다음과 같이 만듭니다.

> class MyClass { }

이때 클래스 이름은 메서드 등의 이름과 마찬가지로 반드시 대문자로 시작합니다.

C#에서의 클래스에 대한 추가 내용은 다음과 같습니다. 간단히 읽고 넘어갑니다.

클래스는 C# 프로그램의 기본 구조(골격)입니다.
새로운 데이터 형식(Data Type)을 만들 수 있는 개념으로 사용됩니다.
영어로 Thing의 의미로 물건 또는 사물을 표현할 때 사용됩니다.
새로운 개체(Object)를 만들어내는 템플릿, 틀(Mould)의 의미를 갖습니다.

클래스 선언(클래스 이름은 대문자로 시작)

클래스를 선언하는 모양은 다음과 같습니다.

> public class 클래스이름
. {
.     // 클래스 내용 구현
. }

클래스 선언 시 사용하는 public 키워드 또는 internal 키워드는 지금까지는 생략하고 사용했지만, 여러 개의 클래스를 사용할 때에는 public 키워드가 사용될 것입니다. public 키워드가 붙은 클래스는 클래스 외부에서 해당 클래스를 바로 호출해서 사용할 수 있다는 공개의 의미입니다. 반대의 의미는 private 키워드를 사용합니다.

클래스 레벨의 메서드 호출하기

클래스에 메서드를 하나 만들고 클래스.메서드() 형태로 호출하는 내용을 먼저 살펴보겠습니다. 편집기를 열고 다음과 같이 작성 후 실행해 보세요.

코드: ClassNote.cs

using System;

class ClassNote
{
    static void Run()
    {
        Console.WriteLine("ClassNote 클래스의 Run 메서드");
    }

    static void Main()
    {
        Run(); //[1] 메서드 레벨: 같은 클래스의 메서드 호출
        ClassNote.Run(); //[2] 클래스 레벨: 클래스.메서드() 형태로 호출
    }
}

ClassNote 클래스의 Run 메서드
ClassNote 클래스의 Run 메서드

[1]번 코드는 지금까지 우리가 사용해오던 방식입니다. 이때 Main 메서드와 동일한 형태(static 키워드 사용)의 Run 메서드를 만들고 이를 [2]번 코드 형태처럼 클래스.메서드 형태인 ClassNote.Run() 코드로 Run() 메서드를 클래스 레벨에서 호출할 수 있습니다. 같은 클래스의 메서드를 호출할 때에는 [1]번 방식을 사용하지만, 다른 클래스에 있는 메서드는 [2]번과 같은 형태로 호출해서 사용할 수 있습니다.

정적(Static)과 정적 메서드

C#에서는 static을 정적으로 표현합니다. 말이 조금 어려울 수 있는데요. 이는 의미가 같은 다른 말로 표현하면 공유(Shared)입니다. static이 붙는 클래스의 모든 멤버들은 해당 클래스내에서 누구나 공유해서 접근 가능한 멤버가 됩니다.

메서드에 static이 붙는 메서드를 정적 메서드라고 하는데 이를 공유 메서드(Shared Method)라고도 부릅니다. 다음 코드는 Square 클래스에 정적 메서드인 GetName() 메서드를 만들고 이를 SquareClass 클래스의 Main() 메서드에서 Square.GetName()으로 호출해서 사용하는 내용을 보여줍니다.

코드: SquareClass.cs

> //[?] 클래스의 정적 멤버 호출
> //[1] Square.cs
> public class Square
. {
.     public static string GetName()
.     {
.         return "정사각형";
.     }
. }
> 
> //[2] SquareClass.cs 
> // Square 클래스의 정적(static) 멤버인 GetName() 메서드 호출
> string square = Square.GetName();
> square
"정사각형"

정적(Static)과 인스턴스(Instance)

.NET의 많은 API들처럼 우리가 새롭게 만드는 클래스는 각각의 멤버에 static 키워드를 유무에 따라서 정적 또는 인스턴스 멤버가 될 수 있습니다. 앞으로 계속해서 다룰 내용인데요. 우선, 다음 예제를 먼저 실행해보세요.

코드: MyFirstClass.cs

using System;

class MyFirstClass
{
    static void StaticMethod() => Console.WriteLine("[1] 정적 메서드");

    void InstanceMethod() => Console.WriteLine("[2] 인스턴스 메서드");

    static void Main()
    {
        //[1] 정적 메서드 호출
        MyFirstClass.StaticMethod();
        //[2] 인스턴스 메서드 호출: new 키워드로 새로운 개체 생성하는 코드 모양
        MyFirstClass my = new MyFirstClass();
        my.InstanceMethod(); 
    }
}

[1] 정적 메서드
[2] 인스턴스 메서드

[1]번 코드는 static이 붙은 정적 메서드를 클래스.메서드() 형태로 호출하는 내용입니다. 정적 메서드는 클래스에서 공유해서 사용하기에 공유 메서드로도 불립니다. [2]번 코드는 static이 붙지 않은 인스턴스 멤버를 클래스의 인스턴스 생성 후 해당 인스턴스 개체를 통해서 호출하는 내용입니다. 이처럼 클래스내의 멤버를 구성할 때 static이 붙으면 정적 멤버가 되고 static이 붙지 않으면 인스턴스 멤버가 됩니다.

여러 개의 클래스 만들기

이번에는 하나의 C# 파일에 하나 이상의 클래스 파일을 만들어 보겠습니다. 편집기를 열고 다음과 같이 작성 후 실행해 보세요. 새롭게 만들어진 클래스와 메서드에 public 키워드가 붙은 걸 주의 깊게 살펴보세요.

코드: ClassDescription.cs

using System;

public class MyClass
{
    public static void MyMethod()
    {
        Console.WriteLine("클래스");
    }
}

class ClassDescription
{
    static void Main()
    {
        MyClass.MyMethod(); // 클래스명.메서드명()
    }
}

클래스

지금까지 우리는 하나의 CS 파일에 하나의 클래스만 만들고 사용했습니다. 위 예제에서는 하나의 CS 파일에 MyClass와 ClassDescription 클래스 2개를 만들어 봤습니다. Main() 메서드를 포함하는 ClassDescription 클래스와 새롭게 MyClass 이름으로 클래스를 만들고 해당 클래스에 MyMethod() 이름으로 메서드를 만들어 보았습니다. 메서드 시그니처는 Main() 메서드와 동일한 구조에 특별히 public을 붙였습니다. 메서드 또는 클래스를 만들 때 public 키워드를 사용하면 해당 클래스 또는 메서드에 대해서 접근 권한을 설정할 수 있는데, 공용(Public)의 의미로 외부에서 접근할 수 있다는 의미입니다. 즉, 외부에서 접근할 수 있는 클래스 또는 메서드에는 public 키워드를 붙여줘야 합니다. 이러한 기능을 접근(액세스) 한정자라고 합니다. public 키워드가 있고 Main() 메서드처럼 static이 붙은 MyMethod() 메서드를 호출할 때에는 클래스명.메서드명() 형태로 호출할 수 있습니다. Main() 메서드와 동일하게 static 키워드를 붙여진 메서드이기에 바로 클래스 이름 뒤에 점(.)을 붙여서 정적(Static) 호출을 할 수 있습니다. C#에서 정적 메서드를 호출하는 방법은 클래스이름.메서드이름() 형태를 사용합니다. 정적 메서드를 만드려면 메서드를 정의할 때 static 키워드를 붙입니다. 참고로, 프로그램 빈도상 static을 안붙이는 멤버가 더 많이 사용됩니다. ClassDescription 클래스와 Main() 메서드도 앞에 public 키워드를 붙여도 됩니다. 여러 클래스 단위로 학습할 때에는 public 키워드가 기본 구조로 보면 됩니다.

클래스 시그니처

클래스는 다음과 같은 시그니처를 갖습니다.

> public class Car { }

public 액세스 한정자를 생략하게 되면 기본값인 internal을 갖게 되는데 이는 해당 프로그램내에서 언제든 접근 가능한 구조입니다. 하지만, 학습 단계에서는 클래스는 public만을 사용해도 무관합니다.

class 키워드 다음에 클래스이름이 오는데 클래스 이름은 대문자로 시작하는 명사를 사용합니다. 클래스의 본문 또는 몸통(바디, Class Body)을 표현하는 중괄호 안에는 지금까지 배운 메서드와 앞으로 다룰 필드, 속성, 생성자, 소멸자 등의 기능들이 들어오는데 이 모두를 가리켜 클래스 멤버라고 부릅니다.

클래스 이름 짓기

클래스의 이름은 의미 있는 이름 사용하고 명사를 사용합니다. 그리고 첫자 대문자는 꼭 지켜야 합니다. 또한 클래스 이름을 지을 때에는 축약형 쓰지 말고 특정 접두사 쓰지 않고 언더스코어와 같은 특수 문자를 쓰지 않습니다.

클래스의 주요 구성 요소들

클래스의 시작과 끝, 즉, 클래스의 블록 안에는 다음과 같은 용어(개념)들이 포함될 수 있습니다. 클래스의 구성 요소를 가리킬 때 클래스의 멤버(Member)란 용어와 혼용해서 사용합니다. 다음 내용은 앞으로 자세히 다룰 예정이니 간단히 읽어보고 넘어갑니다.

필드(Field): 클래스(개체)의 부품 역할, 클래스 내에 선언된 변수, 데이터를 담는 그릇, 개체 상태 저장
메서드(Method): 개체의 동작/기능 정의, 기능 수행
생성자(Constructor): 개체의 필드 초기화, 개체 생성할 때 미리 수행되는 기능 정의
소멸자(Destructor): 개체가 다 사용된 후 메모리에서 소멸될 때 실행
속성(Property): 개체의 색상, 크기, 모양 등을 정의

액세스 한정자

클래스를 생성할 때 public, private, internal, abstract, sealed와 같은 키워드를 붙일 수 있습니다. 이를 액세스 한정자(Access Modifier)라고 합니다. 액세스 한정자는 클래스에 접근할 수 있는 범위를 결정하는데 도움이 됩니다. 일반적으로 이 강의에서는 특별한 지정을 하지 않는 한 public 액세스 한정자를 기본으로 사용합니다.

클래스와 멤버

이번에는 클래스를 만들고 메서드 멤버를 생성하는 방법을 살펴보겠습니다.

코드: ClassAndMember.cs

using System;

// [1][1] 클래스 생성
public class ClassName
{
    // [1][2] 멤버 생성: 메서드 멤버 생성
    public static void MemberName()
    {
        Console.WriteLine("클래스의 멤버가 호출되어 실행됩니다.");
    }
}

public class ClassAndMember
{
    public static void Main()
    {
        // [2][1] 클래스 사용
        ClassName.MemberName(); // 정적(Static) 멤버 접근
    }
}

클래스의 멤버가 호출되어 실행됩니다.

Main() 메서드와 Main() 메서드를 포함하고 있는 클래스도 public 액세스 한정자를 붙여 보았습니다. 새롭게 생성한 ClassName의 클래스에 MemberName() 이름으로 메서드를 만들어 보았습니다. 클래스의 멤버 중에 static 키워드가 붙는 멤버들은 모두 정적인 멤버로 클래스명.멤버명() 형태로 호출됩니다. C#에서 메서드는 static이 붙은 정적 메서드와 그렇지 않고 개체의 인스턴스를 생성하여 사용하는 인스턴스 메서드로 나뉩니다.

자주 사용되는 내장 클래스

우리가 직접 만드는 클래스는 앞으로 계속해서 살펴볼 예정입니다. 우선은 닷넷에서 기본으로 제공되는 클래스들을 사용해 보는 시간을 먼저 갖도록 하겠습니다. 즉, 사용법을 먼저 충분히 익히고 그러한 기능을 직접 만들어보는 순서대로 학습해 나가겠습니다.

C# 기반에서 주로 사용되는 내장 클래스(BuiltIn Class)는 상당히 많지만 시작하는 단계에서는 아래만 제시하고 나중에 나오는 클래스들은 그때마다 정리를 하면서 학습하기로 합니다.

String 클래스: 프로그램 작성시 가장 많이 사용되는 문자열 처리 관련된 속성 및 메서드를 풍부하게 제공합니다.
StringBuilder 클래스: 대용량 문자열 처리 관련된 속성 및 메서드를 제공, 일반적인 경우에는 string을 사용하여 문자열을 저장하고 큰 규모의 문자열 저장이 필요한 경우에는 StringBuilder 클래스 사용을 권장합니다. StringBuilder 클래스는 System.Text 네임스페이스에 들어 있습니다.
Array 클래스: 배열 관련된 주요 속성 및 메서드를 제공합니다.

`Environment` 클래스를 사용해 프로그램 강제 종료하기

우선 닷넷 프레임워크에 내장된 간단한 클래스부터 살펴보겠습니다. Environment 클래스의 Exit() 메서드를 사용하면 콘솔 프로그램을 강제로 종료할 수 있습니다.

코드: EnvironmentExit.cs

using System;

class EnvironmentExit
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("출력됩니다.");

        Environment.Exit(0);

        Console.WriteLine("출력될까요?");
    }
}

출력됩니다.

System 네임스페이스에 있는 Enviroment 클래스의 Exit() 메서드에 0 값을 매개 변수로 전달하면 현재 프로그램을 종료합니다. 이 코드 이후로 아무리 많은 코드가 와도 실행되지 않습니다.

환경 변수(Environment) 사용하기

이번에는 Environment 클래스의 여러 가지 속성을 사용하여 환경 변수를 출력해보겠습니다.

코드: EnvironmentDemo.cs

> //[?] Environment 클래스
> Environment.SystemDirectory
"C:\\WINDOWS\\system32"
> Environment.Version
[8.0.13]
> Environment.OSVersion
[Microsoft Windows NT 10.0.22000.0]
> Environment.MachineName
"VISUALACADEMY"
> Environment.UserName
"RedPlus"
> Environment.CurrentDirectory
"C:\\Users\\RedPlus"
> string docs = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyDocuments);
> Console.WriteLine(docs);
C:\Users\RedPlus\OneDrive - 하와소\문서
>

Environment 클래스의 여러 가지 속성을 사용하여 컴퓨터의 환경 변수 값을 출력해 보았습니다. 이 환경 변수는 컴퓨터마다 서로 다른 값을 출력하므로 실행 결과는 다릅니다.

참고: C# 프로젝트의 `bin` 폴더와 `obj` 폴더

bin 폴더는 binary의 약자로, 실행 파일이 생성되는 폴더입니다.
obj 폴더는 컴파일 과정에서 최종 바이너리를 만들기 전에 생성되는 임시 파일과 기타 빌드 관련 파일을 저장하는 폴더입니다.
즉, bin 폴더에는 최종 실행 가능한 바이너리(어셈블리) 파일이 저장되며, obj 폴더는 빌드 과정에서 사용되는 중간 파일을 보관하는 역할을 합니다.

또 다른 exe 파일 실행하기

C#에서 이미 만들어져 있는 또 다른 실행 파일인 exe 파일을 실행할 수 있습니다. Process 클래스의 Start() 메서드를 사용하면 프로그램 코드 내에서 exe 파일을 실행할 수 있습니다.

다음 코드를 작성 후 실행해보세요. 참고로 이번 코드는 Windows 운영체제 환경에서 실행한 내용입니다.

코드: ProcessStartDemo.cs

using System.Diagnostics;

namespace DotNet
{
    class ProcessStartDemo
    {
        static void Main()
        {
            //[1] 메모장을 실행합니다. 
            Process.Start("Notepad.exe"); 
            //[2] 웹 브라우저를 열고 매개 변수로 URL을 절달합니다.
            Process.Start("Explorer.exe", "https://dotnetkorea.com"); 
        }
    }
}

위 코드를 실행하면 콘솔 창이 열림과 동시에 메모장이 실행되고 웹 브라우저도 실행됩니다. 이처럼 `System.Diagnostics` 네임스페이스에 있는 `Process` 클래스의 `Start()` 메서드를 사용하면 exe 실행 파일을 실행할 수 있습니다. 참고로 Notepad.exe와 Explorer.exe는 운영 체제에 따라서 실행되지 않을 수 있어 에러가 발생할 수 있습니다.

실행 결과

추가적으로 Process 클래스의 많은 API 중에서 다음 코드를 C# 인터렉티브에서 실행하면 해당 프로세스 이름을 얻을 수 있습니다.

> System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().ProcessName
"InteractiveHost64"

마찬가지로 C# 콘솔 응용 프로그램에서 다음 코드를 실행하면 해당 프로젝트의 실행 이름을 얻을 수 있습니다.

코드: ProcessGetCurrentProcess.cs

using System;
using System.Diagnostics;

class ProcessGetCurrentProcess
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine(Process.GetCurrentProcess().ProcessName);
    }
}

Random 클래스

랜덤(Random)은 임의의 값을 나타냅니다. 숫자로 따지면 임의의 수인 난수를 의미합니다. C#에서는 난수를 발생시키는 기능을 Random 클래스를 통해서 구현할 수 있습니다. 랜덤 클래스를 사용하려면 랜덤 클래스의 인스턴스(Instance)를 생성해야 합니다. 다음 코드와 같이 Random 클래스의 인스턴스를 생성하여 random 개체(Object)를 만든 후 Next() 메서드를 호출하여 난수를 얻을 수 있습니다. 클래스(Class), 개체(Object), 인스턴스(Instance)의 3가지 단어는 앞으로도 계속해서 알아볼 테니 지금은 코드를 작성 후 실행해보는 식으로 넘어가면 됩니다.

> Random random = new Random();
> random.Next()
1038741625

`Random` 클래스를 사용하여 임의의 정수 출력하기

프로젝트 기반으로 Random 클래스를 사용해보겠습니다.

코드: RandomDemo.cs

using System;

class RandomDemo
{
    static void Main()
    {
        // Random 클래스의 인스턴스 생성
        Random random = new Random();

        Console.WriteLine(random.Next());       // 임의의 정수
        Console.WriteLine(random.Next(5));      // 0 ~ 4
        Console.WriteLine(random.Next(1, 10));  // 1 ~ 10
    }
}

14286524
4
7

위 실행 결과는 매번 실행할 때마다 다르게 나옵니다. Next() 메서드는 정수를 NextDouble() 메서드는 실수를 반환합니다.

로또 번호 생성기 만들기

이번에는 간단한 로또 번호 생성기를 만들어 보겠습니다.

코드: RandomClassDemo.cs

using System;

class RandomClassDemo
{
    static void Main()
    {
        Console.Write("이번 주의 로또: ");
        Random ran = new Random();
        int[] arr = new int[6]; // 6개 데이터
        int temp = 0;
        for (int i = 0; i < 6; i++)
        {
            temp = ran.Next(45) + 1; // 1 ~ 45까지
            bool flag = false;
            if (i > 0 && i < 6)
            {
                for (int j = 0; j <= i; j++)
                {
                    if (arr[j] == temp)
                    {
                        flag = true; // 중복되면, true로 설정        
                    }
                }
            }
            if (flag)
            {
                --i; // 중복되었다면, 현재 인덱스를 재 반복     
            }
            else
            {
                arr[i] = temp; // 중복된 데이터가 없다면, 저장
            }
        }
        for (int i = 0; i < 6; i++)
        {
            Console.Write("{0} ", arr[i]);
        }
        Console.WriteLine();
    }
}

이번 주의 로또: 18 17 37 30 32 31