c의 union을 java 클래스 계층구조로…
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c의 union은 한가지 타입 이상의 자료를 저장 하기 위한 구조체를 정의하기 위한 것입니다.
이런 구조체는 보통 최소한 union과 tag라는 두 개의 필드를 가지는 데 tag는 union이 어떤 타입을 가지고 있는지를 알려주는 필드로 보통 enum형 입니다. union과 tag 필드를 가진 union을 특별히 식별자가 있는 union(discriminated union) 이라고 부릅니다.
아래의 C코드에서 shape_t 타입은 직사각형과 원 중에 하나를 표현할 수 있는 union 이며 area 함수는 shape_t에 대한 포인터를 인자로 받아 면적을 리턴 하는데 이때 구조체가 유효하지 않으면 -1.0을 리턴 합니다.
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[shape.c]
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#include "math.h"
typedef enum {RECTANGLE, CIRCLE} shapeType_t;
typedef struct {
double length;
double width;
} rectangleDimensions_t;
typedef struct {
double radius;
} circleDimensions_t;
typedef struct {
shapeType_t tag;
union {
rectangleDimensions_t rectangle;
circleDimensions_t circle;
} dimensions;
} shape_t;
double area(shape_t *shape) {
switch(shape->tag) {
case RECTANGLE: {
double length = shape->dimensions.rectangle.length;
double width = shape->dimensions.rectangle.width;
return length * width;
}
case CIRCLE: {
double r = shape->dimensions.circle.radius;
return M_PI * (r*r);
}
default: return -1.0;
}
}
int main() {
shape_t rectangle, circle;
rectangle.tag = RECTANGLE;
rectangle.dimensions.rectangle.length = 2.0;
rectangle.dimensions.rectangle.width = 3.0;
printf("Rectangle area: %f\n", area(&rectangle));
circle.tag = CIRCLE;
circle.dimensions.circle.radius = 1.0;
printf("Circle area: %f\n", area(&circle));
return 0;
}
C코드는 이상과 같지만 자바에서는 다양한 종류의 객체를 하나로 표현할 수 있는 타입을 정의하는 서브타이핑(subtyping)이라는 좋은 방법이 있으므로 unoin을 더 이상 제공하지 않습니다. 식별자가 있는 union이란 결국 클래스의 계층 구조로 정의 되는 것입니다.
식별자가 있는 union을 클래스 계층구조로 전환하기 위해서는 tag 값에 다라 달라지는 행동들을 추상 메소드로 표현한 추상 클래스로 정의해야 합니다. (area 메소드)
만약 tag값과 관계없는 공통적인 행동이 있다면 최상위 추상 클래스의 메소드로 만들어야 하며 tag와 union을 제외한 필드가 있다면 이 역시 최상위 추상 클래스의 필드로 만들어야 합니다.
아래의 Java Code는 union이 표현할 수 있는 각 타입을 추상 클래스를 상속 받는 Circle, Rectangle 클래스로 각각 정의 합니다. 그런 다음 각 하위 클래스별로 필요한 필드를 정의하고 추상 클래스의 area 메소드를 각 클래스에 맞게 구현 하면 됩니다.
아래의 코드를 확인 하세요~
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Shape.java
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abstract class Shape {
abstract double area(); //
}
class Circle extends Shape {
final double radius;
Circle(double radius) { this.radius = radius; }
double area() { return Math.PI * radius*radius; }
}
class Rectangle extends Shape {
final double length;
final double width;
Rectangle(double length, double width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
double area() { return length * width; }
}
// Page 102
class Square extends Rectangle {
Square(double side) {
super(side, side);
}
double side() {
return length; // or equivalently, width
}
}
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ShapeTest.java
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public class ShapeTest {
public static void main(String args[]) {
Shape rectangle = new Rectangle(2.0, 3.0);
Shape circle = new Circle(2.0);
Shape square = new Square(15.0);
System.out.println("Rectangle area: " + rectangle.area());
System.out.println("Circle area: " + circle.area());
System.out.println("Square area: " + square.area());
}
}
클래스의 계층 구조는 union 보다 많은 장점이 있습니다. 특히 클래스 계층 구조로 표현 시 타입의 안정성을 보장할 수 있다는 장점이 있습니다. 예를 들어 모든 Shape 인스턴스는 유효한 Circle이 아니면 Rectangle 입니다.
이전의 식별자를 가진 union은 tag와 union사이의 관계를 언어 자체에서 묶을 수 없으므로 엉터리 shape_t 구조를 만들 수도 있습니다. 즉 tag는 직사각형에 해당하는 값을 가지면서 union은 원의 정보를 가질 수도 있다는 이야기 입니다. (엉터리로 만들어도 컴파일 시점에 에러를 알지 못합니다.)
또한 클래스 계층구조는 코드가 단순, 명료하다는 장점이 있습니다.
세번째 장점은 클래스 계층구조는 확장이 용이한 점입니다. 확장하는 경우 새로운 하위 클래스 하나만 추가하면 되죠… 또한 상위 추상 클래스의 추상 메소드는 반드시 구현하도록 컴파일 시점에 지적을 해줍니다. 만약 식별자를 가진 유니온을 이용했다면 소스 코드부터 고쳐야 합니다. enum 타입에 새로운 타입을 추가하고 switch 문마다 새로운 case를 추가하고, 컴파일까지 다시 해야 합니다.
정사각형이 직사각형의 특수한 형태(하위 구조, 하위 클래스)라는 것은 아래와 같은 소스 코드로 간단히 반영할 수 있습니다. (반대는 일반화…즉 정사각형을 일반화 하면 직사각형 입니다. 정사각형은 완벽한 직사각형이지만 직사각형은 아니죠^^)
class Square extends Rectangle {
square(double side) {
super(side, side);
}
double side() {
return length;
}
}
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