연산자 재정의(operator overloading)와 메서드 재정의(method overriding)의 다른 점 - 가상 함수 호출 여부
영어의 override와 overload는 다른 의미이지만, 묘하게도 이것이 한글로 변환되었을 때 2가지 모두 '재정의'라고 번역되었는데요. 이 2가지 방식의 분명한 차이점이 하나 있다면 바로! 메서드 오버라이딩은 가상 함수 테이블(vtable: virtual function table)을 기반으로 동작한다는 점입니다.
예를 들어 다음의 코드는,
using System;
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Program p1 = new Program();
Program p2 = new Program();
bool result1 = p1 == p2;
}
public static bool operator ==(Program objA, Program objB)
{
if (System.Object.ReferenceEquals(objA, objB))
{
return true;
}
if (((object)objA == null) || ((object)objB == null))
{
return false;
}
return objA.Equals(objB);
}
public static bool operator !=(Program objA, Program objB)
{
return !(objA == objB);
}
}
'operator ==' 메서드를 재정의하고 있는데, == 메서드 내부에 정지점(BP: Breakpoint)를 걸고 F5 디버깅으로 실행해 보면 'bool result1 = p1 == p2;' 코드 실행 시 '==' 메서드 내부에 진입하는 것을 확인할 수 있습니다. (또는, 그냥 Console.WriteLine 코드를 넣어 실행 여부를 판단하면 되겠지요.)
하지만, Program 인스턴스가 아닌 object로 형변환해서 비교를 해보면 어떻게 될까요?
static void Main(string[] args)
{
Program p1 = new Program();
Program p2 = new Program();
bool result1 = p1 == p2;
object po1 = p1;
object po2 = p2;
bool result2 = po1 == po2;
}
두번째인 'po1 == po2' 비교 연산 수행 시에는 정지점이 걸리지 않게 됩니다. 왜냐하면, 재정의한 'operator ==' 연산자는 가상 함수 테이블을 이용한 구현이 아닌, 정적 함수 호출에 해당하므로 가상(virtual) 함수 호출이 발생하지 않기 때문입니다.
좀 더 깊게 들어가 볼까요? ^^
연산자를 사용하는 경우 C# 컴파일러는 재정의 유무에 따라 다른 IL 코드를 내놓습니다. 연산자가 재정의되지 않은 경우, 가령 System.Object는 'operator =='에 대한 정의를 갖고 있지 않습니다. 그럴 때 C# 컴파일러는 ceq라는 IL 코드를 사용해 비교 연산 작업을 수행하도록 합니다.
OpCodes.Ceq Field
; https://docs.microsoft.com/ko-kr/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.ceq
하지만, '==' 연산자의 피연산자 타입이 'operator =='를 재정의하고 있다면 그 함수를 호출하는 코드를 IL로 출력해 줍니다. 실제로 이 글의 예제를 IL 코드로 번역해 보면 Program 타입과 System.Object 타입에 따른 '==' 연산자의 대응 방식을 확인할 수 있습니다.
.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
{
.entrypoint
.maxstack 2
.locals init (
[0] class Program program,
[1] class Program program2,
[2] bool flag,
[3] object obj2,
[4] object obj3,
[5] bool flag2)
L_0000: nop
L_0001: newobj instance void Program::.ctor()
L_0006: stloc.0
L_0007: newobj instance void Program::.ctor()
L_000c: stloc.1
L_000d: ldloc.0
L_000e: ldloc.1
L_000f: call bool Program::op_Equality(class Program, class Program) // 피연산자가 Program 타입인 경우
L_0014: stloc.2
L_0015: ldloc.0
L_0016: stloc.3
L_0017: ldloc.1
L_0018: stloc.s obj3
L_001a: ldloc.3
L_001b: ldloc.s obj3
L_001d: ceq // 피연산자가 System.Object인 경우
L_001f: stloc.s flag2
L_0021: ret
}
따라서, 주의할 점을 하나 정리해 보면?
아래와 같이 상속 관계를 가진 클래스가 있는 경우, 반드시 본연의 타입 변수 상태에서 연산자 호출을 해야 부작용이 없습니다.
using System;
class Program
{
public int Key;
static void Main(string[] args)
{
DerivedProgram pdp1 = new DerivedProgram { Key = 5, Key2 = 6 };
DerivedProgram pdp2 = new DerivedProgram { Key = 5, Key2 = 7 };
bool result3 = pdp1 == pdp2; // Key, Key2 필드 2개 모두를 비교하기 때문에 false를 반환하지만!
Program pp3 = pdp1;
Program pp4 = pdp2;
bool result4 = pp3 == pp4; // Key 필드 하나만 비교하므로 true를 반환
}
public static bool operator ==(Program objA, Program objB)
{
return objA.Key == objB.Key; // Key 필드 하나만 비교
}
public static bool operator !=(Program objA, Program objB)
{
return !(objA == objB);
}
}
class DerivedProgram : Program
{
public static bool operator ==(DerivedProgram objA, DerivedProgram objB)
{
return (objA.Key == objB.Key) && (objA.Key2 == objB.Key2); // Key, Key2 필드 2개 모두를 비교
}
public static bool operator !=(DerivedProgram objA, DerivedProgram objB)
{
return !(objA == objB);
}
}
이 점에 대해 여러분들은 어떻게 생각하세요? 왠지, 연산자 재정의도 가상 함수 호출 기반으로 해야 하는 게 당연하지 않을까요?
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