실행 가능한 C# 문서: 클래스와 객체

Q: C#에서 클래스란 무엇인가요?

클래스는 직접 정의하는 타입으로, 데이터(필드와 속성)와 동작(메서드)을 묶은 이름 붙은 단위입니다. class Account { public decimal Balance; public void Deposit(decimal amount) { Balance += amount; } }가 클래스를 선언합니다. 클래스는 설계도이며, new로 객체를 만들기 전까지는 아무 일도 하지 않습니다.

Q: C#에서 클래스와 객체의 차이는 무엇인가요?

클래스는 소스 코드에 한 번 작성하는 정의입니다. 객체는 실행 시점에 new로 만드는 그 클래스의 인스턴스 하나이며, 모든 인스턴스 필드의 자기 복사본을 갖습니다. new Account()를 두 번 하면 같은 클래스의 객체 두 개가 생기고 잔액은 서로 독립적입니다.

Q: C#에서 객체는 어떻게 만드나요?

new 뒤에 클래스 이름과 생성자 인수를 씁니다: var account = new Account();. 개체 이니셜라이저로 같은 식 안에서 public 필드와 속성을 설정할 수 있습니다: new Account { Owner = "Maya" }. 변수는 객체 자체가 아니라 새 객체에 대한 참조를 담습니다.

Q: C#에서 NullReferenceException이 나는 이유는 무엇인가요?

null을 담고 있는 변수를 통해 멤버(.Name, .Length, 메서드 호출)를 썼기 때문에 작업할 객체가 없는 것입니다. 흔한 원인은 대입된 적 없는 필드(클래스 필드는 null로 시작합니다), null을 반환한 조회, 실패하면 null을 반환하는 메서드입니다. if (x != null)로 확인하거나, x?.Name을 쓰거나, 쓰기 전에 객체가 만들어졌는지 확인하세요.

Q: C#에서 ToString은 어떻게 재정의하나요?

클래스에 public override string ToString()을 선언하고 원하는 텍스트를 반환하세요. 예를 들어 public override string ToString() => $"{Name} ({Price:F2})";입니다. 재정의하지 않으면 Console.WriteLine(obj)와 문자열 보간이 클래스 이름을 출력합니다. object.ToString()이 그렇게 반환하기 때문입니다.

클래스는 직접 정의하는 타입으로, 데이터(필드)와 그 데이터로 일하는 코드(메서드)를 묶습니다. 객체는 실행 시점에 new로 만드는 클래스의 인스턴스 하나입니다. 클래스 하나에 객체 여러 개가 있고, 각 객체는 자기 값을 가집니다.

클래스 선언과 객체 생성

클래스 선언은 중괄호 안에 멤버를 나열합니다. 필드는 데이터를, 메서드는 동작을 담습니다. new ClassName()은 객체를 할당하고 그에 대한 참조를 줍니다.

using System;

class BankAccount
{
    public string Owner;
    public decimal Balance;

    public void Deposit(decimal amount)
    {
        Balance += amount;
    }

    public bool Withdraw(decimal amount)
    {
        if (amount > Balance) return false;
        Balance -= amount;
        return true;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        BankAccount maya = new BankAccount();
        maya.Owner = "Maya";
        maya.Deposit(120.50m);

        var omar = new BankAccount();
        omar.Owner = "Omar";
        omar.Deposit(40m);

        bool ok = maya.Withdraw(200m);

        Console.WriteLine($"{maya.Owner}: {maya.Balance}");
        Console.WriteLine($"{omar.Owner}: {omar.Balance}");
        Console.WriteLine($"Withdraw 200 succeeded: {ok}");
    }
}

출력:

Maya: 120.50
Omar: 40
Withdraw 200 succeeded: False

각 객체는 자기 Owner와 Balance를 가집니다. 메서드 안에서 Balance는 "이 메서드가 호출된 객체의 잔액"을 뜻하며, 그래서 maya.Deposit과 omar.Deposit이 서로 다른 숫자를 바꿉니다. 이 암묵적인 객체는 이름을 붙여야 할 때 this로 쓸 수 있습니다.

대입하지 않은 필드는 기본값으로 시작합니다. 숫자는 0, bool은 false, 문자열과 그 밖의 클래스 타입은 null입니다.

여기서 멤버는 Main이 접근할 수 있도록 public입니다. 실제 클래스는 보통 필드를 private으로 두고 대신 속성을 노출하며, 규칙은 접근 한정자 페이지에 있습니다. 클래스는 객체가 만들어질 때 필드를 설정하는 생성자도 선언할 수 있으며, 생성자 페이지에서 다룹니다.

클래스는 참조 형식입니다

클래스 타입의 변수는 객체를 담지 않습니다. 힙에 있는 객체에 대한 참조를 담습니다. 변수를 대입하면 참조가 복사되므로 두 변수가 같은 객체를 가리킬 수 있습니다.

using System;

class Order
{
    public string Customer;
    public int Items;
}

class Program
{
    static void AddItem(Order order)
    {
        order.Items++; // changes the caller's object
    }

    static void Main()
    {
        var first = new Order { Customer = "Liam", Items = 1 };
        var second = first; // same object, second name

        second.Items = 5;
        Console.WriteLine(first.Items);

        AddItem(first);
        Console.WriteLine(second.Items);

        var lookalike = new Order { Customer = "Liam", Items = 6 };
        Console.WriteLine(first == second);
        Console.WriteLine(first == lookalike);
    }
}

출력:

5
6
True
False

여기서 세 가지 결과가 드러납니다:

객체가 하나뿐이므로 second를 통해 객체를 바꾸면 first를 통해서도 보입니다.
객체를 메서드에 넘기면 참조가 넘어갑니다. 메서드는 객체의 필드를 바꿀 수 있고 호출하는 쪽도 그것을 봅니다. (메서드 안에서 매개변수에 새 객체를 대입해도 호출하는 쪽의 변수에는 영향이 없습니다. 그러려면 ref가 필요합니다.)
두 클래스 인스턴스에 대한 ==는 기본적으로 참조를 비교합니다. "값이 같은가?"가 아니라 "같은 객체인가?"입니다. lookalike는 데이터가 똑같지만 여전히 다른 객체입니다.

대입할 때 복사되고 값으로 비교되기를 원한다면 값 형식인 구조체나, 값으로 비교하는 레코드를 보세요.

null과 NullReferenceException

참조 변수는 "객체 없음"을 뜻하는 null을 담을 수 있습니다. null을 통해 멤버를 쓰면 C# 코드에서 가장 흔한 런타임 예외인 NullReferenceException이 발생합니다.

using System;

class Address
{
    public string City;
}

class Customer
{
    public string Name;
    public Address Address; // starts as null
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var customer = new Customer { Name = "Noa" };

        Console.WriteLine(customer.Address == null);
        Console.WriteLine(customer.Address?.City ?? "no city on file");

        try
        {
            Console.WriteLine(customer.Address.City);
        }
        catch (NullReferenceException)
        {
            Console.WriteLine("NullReferenceException: Address was never set");
        }

        customer.Address = new Address { City = "Lisbon" };
        Console.WriteLine(customer.Address.City);
    }
}

출력:

True
no city on file
NullReferenceException: Address was never set
Lisbon

해결책이 예외를 잡는 것인 경우는 거의 없습니다. 참조가 왜 null인지 찾아서, 객체를 더 일찍 만들거나, 쓰기 전에 확인하거나, 예외를 던지는 대신 멈추고 null을 내놓는 null 조건부 연산자 ?.를 쓰세요. 그러면 ??가 대체값을 줍니다. 두 연산자는 nullable 형식에서 다룹니다.

ToString 재정의하기

모든 클래스는 ToString()을 제공하는 object를 상속합니다. 상속된 버전은 타입의 전체 이름(네임스페이스가 있으면 포함)을 반환하며, 출력하고 싶은 것인 경우는 드뭅니다. 재정의하세요:

using System;

class Plain
{
    public string Name;
}

class Product
{
    public string Name;
    public decimal Price;

    public override string ToString() => $"{Name} ({Price:F2})";
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine(new Plain { Name = "Mug" });

        var mug = new Product { Name = "Mug", Price = 8.5m };
        Console.WriteLine(mug);
        Console.WriteLine($"In cart: {mug}");
        Console.WriteLine("Total line: " + mug);
    }
}

출력:

Plain
Mug (8.50)
In cart: Mug (8.50)
Total line: Mug (8.50)

Console.WriteLine, 문자열 보간, 문자열과의 +는 모두 대신 ToString()을 호출합니다. 디버거도 이를 보여 주므로, 객체를 직접 출력하지 않더라도 재정의해 두면 유용합니다.

개체 이니셜라이저

개체 이니셜라이저는 객체가 생성된 직후, 같은 식 안에서 public 필드와 속성을 설정합니다. 대입문을 나열하는 것보다 읽기 좋고 컬렉션 리터럴 안에서도 잘 동작합니다.

using System;
using System.Collections.Generic;

class Ticket
{
    public string Event;
    public string Seat;
    public decimal Price = 25m; // field initializer: the default for every new ticket
    public List<string> Extras = new List<string>();
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var tickets = new List<Ticket>
        {
            new Ticket { Event = "Concert", Seat = "A12" },
            new Ticket { Event = "Concert", Seat = "A13", Price = 40m, Extras = { "Parking", "Poster" } },
        };

        foreach (var t in tickets)
        {
            Console.WriteLine($"{t.Seat}: {t.Price} ({t.Extras.Count} extras)");
        }
    }
}

출력:

A12: 25 (0 extras)
A13: 40 (2 extras)

두 번째 티켓에 세부 사항이 두 가지 있습니다. 개체 이니셜라이저는 객체가 만들어진 뒤 실행되므로 Price = 40m이 필드 이니셜라이저의 25m을 덮어씁니다. Extras = { "Parking", "Poster" }에는 new가 없습니다. 필드가 이미 담고 있는 리스트를 교체하는 대신 그 리스트에 Add를 호출합니다.

개체 이니셜라이저는 생성자가 아닙니다. 호출하는 코드에서 접근할 수 있는 멤버만 설정할 수 있고, 멤버가 반드시 설정되도록 강제할 수도 없습니다. 특정 값이 없으면 객체가 올바르지 않다면 생성자에서 그 값을 요구하세요.

partial 클래스

partial 키워드는 한 클래스를 여러 파일에 나눕니다. 컴파일러가 부분들을 하나의 클래스로 합칩니다.

// Invoice.cs
public partial class Invoice
{
    public decimal Subtotal;
    public decimal Total() => Subtotal + Tax();
}

// Invoice.Tax.cs
public partial class Invoice
{
    private decimal Tax() => Subtotal * 0.2m;
}

모든 부분은 partial이라고 써야 하고, 같은 네임스페이스와 같은 프로젝트에 있어야 합니다. 흔한 용도는 생성된 코드입니다. WinForms 디자이너, 소스 생성기, 일부 ORM이 한 부분을 작성하고 다른 부분은 여러분에게 남겨 두므로, 다시 생성해도 여러분의 코드를 덮어쓰지 않습니다. 직접 작성한 클래스를 짧게 보이려고 여러 파일로 나누는 것은 보통 두 개의 클래스여야 할 클래스를 숨기는 것입니다.

흔한 실수

만들기 전에 객체 쓰기. 클래스 타입의 필드는 new ...를 대입하기 전까지 null입니다. 첫 멤버 접근이 NullReferenceException을 던집니다.
대입이 복사하리라 기대하기. 클래스에서 var b = a;는 같은 객체에 두 번째 이름을 줍니다. 독립적인 객체가 필요하면 새 객체를 만들고 값을 복사하세요.
==로 객체를 비교하고 값 비교를 기대하기. 클래스가 ==를 오버로딩하지 않는 한(string처럼) 참조를 비교합니다. 관련 필드를 비교하거나 Equals를 재정의하세요.
객체를 출력했는데 타입 이름이 나오기. ToString()을 재정의하세요.
모든 것을 public으로 선언하기. 작은 예제에서는 동작하지만, 어떤 코드든 객체를 음수 잔액 같은 잘못된 상태로 만들 수 있게 합니다. 필드는 private으로 두고 규칙을 검사하는 메서드로 바꾸세요.

자주 묻는 질문

C#에서 클래스란 무엇인가요?

클래스는 직접 정의하는 타입으로, 데이터(필드와 속성)와 동작(메서드)을 묶은 이름 붙은 단위입니다. class Account { public decimal Balance; public void Deposit(decimal amount) { Balance += amount; } }가 클래스를 선언합니다. 클래스는 설계도이며, new로 객체를 만들기 전까지는 아무 일도 하지 않습니다.

C#에서 클래스와 객체의 차이는 무엇인가요?

클래스는 소스 코드에 한 번 작성하는 정의입니다. 객체는 실행 시점에 new로 만드는 그 클래스의 인스턴스 하나이며, 모든 인스턴스 필드의 자기 복사본을 갖습니다. new Account()를 두 번 하면 같은 클래스의 객체 두 개가 생기고 잔액은 서로 독립적입니다.

C#에서 객체는 어떻게 만드나요?

new 뒤에 클래스 이름과 생성자 인수를 씁니다: var account = new Account();. 개체 이니셜라이저로 같은 식 안에서 public 필드와 속성을 설정할 수 있습니다: new Account { Owner = "Maya" }. 변수는 객체 자체가 아니라 새 객체에 대한 참조를 담습니다.

C#에서 NullReferenceException이 나는 이유는 무엇인가요?

null을 담고 있는 변수를 통해 멤버(.Name, .Length, 메서드 호출)를 썼기 때문에 작업할 객체가 없는 것입니다. 흔한 원인은 대입된 적 없는 필드(클래스 필드는 null로 시작합니다), null을 반환한 조회, 실패하면 null을 반환하는 메서드입니다. if (x != null)로 확인하거나, x?.Name을 쓰거나, 쓰기 전에 객체가 만들어졌는지 확인하세요.

C#에서 ToString은 어떻게 재정의하나요?

클래스에 public override string ToString()을 선언하고 원하는 텍스트를 반환하세요. 예를 들어 public override string ToString() => $"{Name} ({Price:F2})";입니다. 재정의하지 않으면 Console.WriteLine(obj)와 문자열 보간이 클래스 이름을 출력합니다. object.ToString()이 그렇게 반환하기 때문입니다.