함수 오버로드

3. 오버로딩 규칙

함수 오버로딩은 동일한 함수 이름에 대해 서로 다른 타입 시그니처를 가지는 여러 개의 함수 정의를 허용한다. 함수 시그니처에는 함수의 이름, 매개변수의 수, 타입, 순서 등이 포함된다.^[8] 컴파일러는 함수 호출 시점에 주어진 인수의 타입과 개수에 가장 적합한 함수를 선택하여 호출한다.

함수 오버로딩의 규칙은 다음과 같다.

• 특정 모듈, 클래스 또는 네임스페이스 내에서 동일한 함수 이름이 둘 이상의 함수 정의에 사용된다.
• 함수는 서로 다른 타입 시그니처를 가져야 한다. 즉, 형식 매개변수의 수 또는 타입(C++의 경우) 또는 반환 타입(Ada의 경우)이 달라야 한다.^[8]

4. 생성자 오버로딩

객체 지향 프로그래밍에서 생성자는 객체를 초기화하는 특별한 메서드이다. 생성자도 함수 오버로딩을 통해 여러 개의 생성자를 정의할 수 있다. 이를 통해 객체 생성 시점에 다양한 초기화 방법을 제공할 수 있다.

많은 객체 지향 프로그래밍 언어에서 생성자의 이름은 클래스 이름에 의해 미리 결정되기 때문에 생성자는 하나만 있을 수 있는 것처럼 보인다. 그러나 여러 생성자가 필요할 때마다 오버로딩된 함수로 구현해야 한다. C++에서 기본 생성자는 매개변수를 받지 않으며, 객체 인스턴스 변수를 적절한 기본값으로 인스턴스화한다. 예를 들어, C++로 작성된 식당 계산서 객체에 대한 기본 생성자는 팁을 15%로 설정할 수 있다.^[9]

C++ 코드 예시:

```cpp

Bill()

: tip(0.15), // percentage

total(0.0)

{ }

```

이 경우 생성된 Bill 객체의 값을 변경하려면 두 단계가 필요하다는 단점이 있다.

C++ 코드 예시:

```cpp

Bill cafe;

cafe.tip = 0.10;

cafe.total = 4.00;

```

그러나 생성자를 오버로딩하면 팁과 총액을 생성 시 매개변수로 전달할 수 있다. 다음은 두 개의 매개변수를 가진 오버로딩된 생성자의 예시이다.

C++ 코드 예시:

```cpp

Bill(double tip, double total)

: tip(tip),

total(total)

{ }

```

이제 새로운 Bill 객체를 생성하는 함수는 생성자에 두 개의 값을 전달하고 한 단계로 데이터 멤버를 설정할 수 있다.

C++ 코드 예시:

```cpp

Bill cafe(0.10, 4.00);

```

이렇게 생성자 오버로딩을 활용하면 프로그램 효율성을 높이고 코드 길이를 줄일 수 있다.

생성자 오버로딩의 또 다른 이유는 필수 데이터 멤버를 적용하기 위한 것이다. 이 경우 기본 생성자는 외부에서 접근할 수 없도록 private 또는 protected (또는 C++11 이후로는 삭제)로 선언된다.

5. 주의 사항

함수 오버로딩은 코드 가독성과 유지보수성을 높일 수 있지만, 과도하게 사용하면 오히려 코드를 이해하기 어렵게 만들 수 있다. 특히 묵시적 형식 변환과 함께 사용하면 어떤 함수가 호출될지 예측하기 어려워 유지보수에 어려움을 겪을 수 있다.^[11]

메서드가 너무 많은 오버로드를 가지면 개발자가 코드를 읽는 것만으로 어떤 오버로드가 호출되는지 파악하기 어려울 수 있는데, 이는 오버로드된 매개변수 중 일부가 다른 가능한 매개변수의 상속된 유형인 경우 특히 그렇다. 통합 개발 환경(IDE)은 오버로드 확인을 수행하여 올바른 오버로드를 표시하거나 탐색할 수 있도록 돕는다.

타입 기반 오버로드는 코드 유지 관리에 문제를 일으킬 수 있는데, 코드 업데이트로 인해 컴파일러가 선택하는 메서드 오버로드가 의도치 않게 변경될 수 있기 때문이다.^[11]

함수 오버로딩은 이름 가리기(범위 때문에) 및 묵시적 형식 변환과 함께 사용될 때 특히 복잡해진다. 함수를 선택할 때 사용되는 대표적인 문맥 정보로는, 타입이 지정된 프로그래밍 언어에서 함수나 연산자에 실제 인수(연산자라면 오퍼랜드)로 주어진 식이나 변수와 관련된 타입 정보가 사용된다.

이론적으로 함수의 이름은 단순한 기호이며 의미적 필연성이 있는 것은 아니지만, 함수 이름, 메서드, 특히 연산자의 용법에는 각 분야 및 프로그래밍 언어마다 관습이 형성되어 있는 경우가 있다. 따라서 유명한 함수나 메서드, 연산자에 대해 관습과 너무 동떨어진 의미를 부여하면 프로그램의 가독성이 현저하게 저하될 수 있으므로 주의해야 한다.

기본 인수(옵션 인수)를 지원하지 않는 언어 (자바 또는 버전 4.0 이전의 C# 등)에서는, 다중 정의에 의해 기본 인수와 유사한 기능을 실현할 수 있다.

함수, 메서드 및 연산자가 다중 정의된 경우, 해당 이름만으로는 구별할 수 없으므로, 다중 정의 후보 중 어떤 버전이 사용되는지 소스 코드 상에서 한눈에 알기 어려워 가독성이 떨어진다. 통합 개발 환경(IDE) 중에는 구문 분석을 통해 어떤 버전이 어디에서 사용되고 있는지 열거해 주는 것도 있지만, 그러한 도구를 사용할 수 없는 상황에서는 읽는 사람이 자세한 검색 지식을 갖고 있지 않으면 판별이 어려운 경우도 있다.

예를 들어, C++(C++)에서 어떤 수치형(예: 유리수형)을 위한 클래스를 정의한다고 가정하고, 정수형을 인수로 받는 abs 함수가 절대값을 반환함에도 불구하고 유리수형을 받는 abs 함수를 전혀 다른 의미로 정의하면 함수 템플릿 등에서 같은 처리를 공유할 수 없을 뿐만 아니라 혼란을 야기한다. 따라서 호환성이 없는 다중 정의는 피해야 한다.

5. 1. 이름 가리기

6. 템플릿과 다중 정의 (C++)

C++과 같이 다중 정의와 템플릿을 모두 지원하는 언어에서는 이 두 기능을 결합하여 정적 다형성을 구현할 수 있다. 이는 컴파일 시간에 함수 호출을 결정하여 런타임에 함수 호출을 결정하는 동적 다형성과는 달리 성능 향상을 기대할 수 있다.^[24]

C++에서 다중 정의는 기본적으로 "(1) 인수의 수", "(2) 수식어", "(3) 타입"이 다르면 함수에 같은 이름을 붙일 수 있도록 되어 있다. 멤버 함수는 추가로 "(4) 수식어의 차이" 및 변환 연산자를 사용했을 때 "(5) 반환 값의 타입 차이"에 따른 다중 정의도 가능하다.

```c++

// (1-1): 인수의 수의 차이에 따른 다중 정의

int Function(void);

int Function( int value );

int Function( int value0, int value1 );

// (2): 인수의 수식어의 차이에 따른 다중 정의

int Function( int *value );

int Function( int const *value );

int Function( int *const *value );

int Function( int *const *const *value );

// (3): 인수의 타입의 차이에 따른 다중 정의

int Function( char value );

int Function( std::complex< double > const &value );

int Function( ... ); // ※1

template< class Type > int Function( Type const &value ); // ※2

struct Example

{

// (1-2): 인수의 타입의 차이에 따른 다중 정의(생성자 버전)

Example(void);

Example( int value );

// (4): 멤버 함수의 수식어의 차이에 따른 다중 정의

int Function(void);

int Function(void) const;

// (1-3): 인수의 타입의 차이에 따른 다중 정의(멤버 함수 버전)

int Function( int value );

// (5): 반환 값의 타입의 차이에 따른 다중 정의

operator bool (void) const;

operator int (void) const;

};

```

C++에서는 생략자(※1)와 템플릿 함수(※2)를 다중 정의할 수 있다. 생략자를 인수로 취하는 함수는 모든 인수를 받을 수 있지만, 함수 내부에서 인수를 참조할 수 없다. 템플릿 함수는 명시적으로 타입을 쓴 함수보다 선택 우선 순위가 낮고, 생략자를 사용한 함수는 더욱 낮다. 이러한 특성을 이용하여 특별한 처리가 필요한 타입은 명시적으로 타입을 쓴 함수로, 그렇지 않은 경우는 템플릿 함수로 처리하는 방식으로 정적 다형성을 구현할 수 있다.

템플릿과 다중 정의를 함께 사용하면, 다중 정의로 오버라이드를 대체할 수 있다. 예를 들어, 다음 `Sign` 함수는 인자 `value`의 부호에 따라 -1, 1 또는 0을 반환한다.

```cpp

// 인자 value의 부호에 따라 -1, 1 또는 0을 반환하는 함수.

template Type Sign( Type const &value )

{

return Type() == value ? Type() : abs( value ) / value; // 나눗셈 연산자 및 abs 함수의 실체는 Sign의 인자에 따라 달라진다.

}

```

이 함수 템플릿은 `double` 형뿐만 아니라 `std::complex`와 같은 복소수 타입에도 적용할 수 있다. 이 경우, `Sign` 함수는 정규화된 복소수를 반환하며, 이는 부호 함수의 복소수 확장과 일치한다.

이처럼 템플릿과 다중 정의를 활용하면, 멤버 함수뿐만 아니라 전역 함수도 클래스 인터페이스의 일부로 간주할 수 있다. 또한, 외부 라이브러리의 클래스에 멤버 함수를 추가하는 대신 전역 함수를 추가하여 기능을 확장하는 유연성을 확보할 수 있다. 더 나아가, 다중 디스패치를 흉내 내어 그리기 대상 장치에 따라 다른 방식으로 사각형을 그리는 등의 처리를 자연스럽게 기술할 수 있다.

인수 의존 이름 검색을 이용하면 네임스페이스 내에서도 다형성을 실현할 수 있다.^[24]

7. 다중 정의의 장점

함수 오버로드는 코드 재사용성을 높이고, 함수 호출 시 인수의 타입이나 개수에 따라 적절한 함수가 자동으로 선택되므로 코드 가독성을 높이는 데 기여한다.

타입이 지정된 프로그래밍 언어에서는 함수나 연산자에 실제 인수(연산자라면 오퍼랜드)로 주어진 식이나 변수와 관련된 타입 정보가 사용된다. 드물지만 반환값의 타입을 이용할 수 있는 프로그래밍 언어도 존재한다. 함수의 이름과 이러한 타입 정보를 조합한 것을 시그니처라고 부르는데, 프로그램 내에서 시그니처가 유일하게 결정되면 함수명이나 메소드명, 연산자 기호가 중복되어도 호출해야 할 대상을 유일하게 결정할 수 있다. 이러한 타입 지정에 의한 다중 정의는 암묵적인 형 변환^[16] 또는 타입 강제^[17]), 상속^[18] 또는 포함^[19], 제네릭^[20], 또는 파라미터화된 타입^[21]과 함께 프로그래밍 언어에서 다형성^[22]을 실현하기 위한 하나의 수단이다.

이론적으로 함수의 이름이나 연산자 기호는 단순한 기호이며, 의미적 필연성이 있는 것은 아니다. 이를 반영하여 다중 정의를 허용하는 프로그래밍 언어에서는 다중 정의된 함수나 연산자, 메소드의 의미나 동작의 정의는 상당히 자유롭게 할 수 있다. 그렇지만 함수명이나 메소드, 특히 연산자의 용법에는 각 분야 및 프로그래밍 언어마다 관습이 형성되어 있는 경우가 있으며, 유명한 함수(예를 들어 수학 함수의 `sin`)나 메소드, 연산자에 대해 관습과 너무나 동떨어진 의미, 즉 동작의 정의를 부여하면 프로그램의 가독성이 현저하게 저하될 가능성이 있으므로 주의해야 한다.

기본 인수(옵션 인수)를 지원하지 않는 언어(자바 또는 버전 4.0 이전의 C# 등)에서는, 다중 정의에 의해 기본 인수와 유사한 기능을 실현할 수 있다.

8. 다중 정의의 단점

메소드(함수)가 너무 많은 오버로드로 설계되면, 개발자들이 코드를 읽는 것만으로는 어떤 오버로드가 호출되는지 파악하기 어려울 수 있다. 이는 오버로드된 매개변수 중 일부가 다른 가능한 매개변수의 상속된 유형(예: "object")인 경우 특히 그렇다. 통합 개발 환경(IDE)은 오버로드 확인을 수행하고 올바른 오버로드를 표시(또는 탐색)할 수 있지만, 이러한 도구를 사용할 수 없는 상황에서는 읽는 사람이 자세한 검색 지식을 갖고 있지 않으면 판별이 어려운 경우도 있다.^[11]

유형 기반 오버로드는 코드 유지 관리에도 지장을 줄 수 있으며, 코드 업데이트로 인해 컴파일러가 선택하는 메서드 오버로드가 실수로 변경될 수 있다.^[11]

함수를 선택할 때 사용되는 대표적인 문맥 정보로는, 타입이 지정된 프로그래밍 언어에서는 함수나 연산자에 실제 인수 (연산자라면 오퍼랜드)로 주어진 식이나 변수와 관련된 타입 정보가 사용된다 (드물지만 반환값의 타입을 이용할 수 있는 프로그래밍 언어도 존재한다). 함수의 이름과 이러한 타입 정보를 조합한 것을 시그니처라고 부르는데, 프로그램 내에서 시그니처가 유일하게 결정되면 함수명이나 메소드명, 연산자 기호가 중복되어도 호출해야 할 대상을 유일하게 결정할 수 있다. 이러한 타입 지정에 의한 다중 정의는, 암묵적인 형 변환^[16] 또는 타입 강제^[17]), 상속^[18] 또는 포함^[19], 제네릭^[20], 또는 파라미터화된 타입^[21]과 함께 프로그래밍 언어에서 다형성^[22]을 실현하기 위한 하나의 수단이다.

이론적으로 함수의 이름이나 연산자 기호는 단순한 기호이며, 의미적 필연성이 있는 것은 아니므로, 이를 반영하여 다중 정의를 허용하는 프로그래밍 언어에서는 다중 정의된 함수나 연산자, 메소드의 의미나 동작의 정의는 상당히 자유롭게 할 수 있다 (연산자에 대해서는 구문 분석의 편의상, 우선순위 등이 제한되는 경우도 있다). 그렇지만 함수명이나 메소드, 특히 연산자의 용법에는 각 분야 및 프로그래밍 언어마다 관습이 형성되어 있는 경우가 있으며, 유명한 함수 (예를 들어 수학 함수의 sin 등)나 메소드, 연산자에 대해 관습과 너무나 동떨어진 의미, 즉 동작의 정의를 부여하면 프로그램의 가독성이 현저하게 저하될 가능성이 있으므로 주의해야 한다.

함수/메서드 및 연산자가 다중 정의된 경우, 해당 이름만으로는 구별할 수 없으므로, 다중 정의 후보 중 어떤 버전이 사용되는지 소스 코드 상에서 한눈에 알기 어렵다.

예를 들어, C++(C++)에서 어떤 수치형, 예를 들어 유리수형을 위한 클래스를 정의한다고 가정하고, 정수형을 인수로 받는 abs 함수가 절대값을 반환함에도 불구하고 유리수형을 받는 abs 함수를 전혀 다른 의미로 정의하면 함수 템플릿 등에서 같은 처리를 공유할 수 없을 뿐만 아니라 혼란을 야기한다. 호환성이 없는 다중 정의는 피해야 한다.

참조

_[1] 웹사이트 Clojure - Learn Clojure - Functions https://clojure.org/[...] 2023-06-13
_[2] 웹사이트 Kotlin language specification https://kotlinlang.o[...]
_[3] 웹사이트 37.6. Function Overloading https://www.postgres[...] 2021-08-29
_[4] 웹사이트 Database PL/SQL User's Guide and Reference https://docs.oracle.[...] 2021-08-29
_[5] 웹사이트 Nim Manual https://nim-lang.org[...]
_[6] 웹사이트 Crystal Docs https://crystal-lang[...]
_[7] 웹사이트 Embarcadero Delphi https://docwiki.emba[...]
_[8] 서적 Programming Language Design Concepts John Wiley & Sons, Inc. 2004-05-01
_[9] 서적 Learn C# in One Day and Learn It Well 2017
_[10] 웹사이트 Why doesn't overloading work for derived classes? http://www.stroustru[...]
_[11] 웹사이트 Systemic Overload https://gbracha.blog[...] Room 101 2009-09-03
_[12] 문서 function overloading
_[13] 문서 operator overloading
_[14] 문서 method overloding
_[15] 문서 method overriding
_[16] 문서 implicit type conversion
_[17] 문서 type coercion
_[18] 문서 inheritance
_[19] 문서 inclusion
_[20] 문서 generic type
_[21] 문서 parametric type
_[22] 문서 polymorphism
_[23] 웹사이트 std::hypot - cppreference.com https://ja.cpprefere[...]
_[24] PDF http://www.open-std.[...]
_[25] PDF http://www.j3-fortra[...]
_[26] 웹사이트 オーバーロード http://www.php.net/m[...] The PHP Group 2014-04-16