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C# - 전위/후위 증감 연산자에 대한 오버로딩 구현

질문이 있어서, ^^

후위 증감 연산자 오버로딩 방법 좀 알려주세요
; https://www.sysnet.pe.kr/3/0/5389

답변을 정리해 봅니다.

우선, C#은 Increment / Decrement 연산자(Operator)에 대해 Overloading을 지원합니다.

Overloadable operators
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/operators/operator-overloading#overloadable-operators

구현하기 전에, 증감 연산자에 대한 Prefix/Postfix 표현의 구현 방식을 비교해 설명할 필요가 있습니다. (어차피 증감 연산자의 구현 방식은 동일하므로, 이 글에서는 ++ 연산자에 대한 예제만 다루겠습니다.)

우선, Prefix-Increment의 경우 내부적인 구현은 다음과 같이 이뤄집니다.

int n = 5;
int value = ++ n;

==> 

int n = 5;
n = n + 1; // 값을 증가시키고,
int value = n; // 이후에 대입 (결과적으로 증가된 값으로 대입)

반면 Postfix-Increment의 경우는 살짝 다릅니다.

int n = 5;
int value = n ++;

==>

int n = 5;
int value = n; // 값을 먼저 대입하고,
n = n + 1; // 이후에 증가 (결과적으로 증가되지 않은 값을 대입)

자, 그럼 여기 질문자가 (아마도) 구현했을 잘못된 오버로딩 예제를 보겠습니다.

public class Integer
{
    int _value;

    public Integer(int value)
    {
        _value = value;
    }

    public static Integer operator ++(Integer instance)
    {
        instance._value++;
        return instance;
    }

    public override string ToString()
    {
        return _value.ToString();
    }
}

위와 같이 해서, 전/후위 대입을 해보면,

{
    Integer n = new Integer(5);
    Integer value = n++;
    Console.WriteLine(value); // 출력 결과: 6
}

{
    Integer n = new Integer(5);
    Integer value = ++n;
    Console.WriteLine(value); // 출력 결과: 6
}

차이점이 없습니다. 혹시 원인을 발견하셨나요?




이 문제를 수정하려면, 2가지 방식이 있습니다. 첫 번째는, 해당 타입을 struct로 바꾸면 됩니다.

public struct Integer
{
    // ...[생략]...
}

값 형식으로 바뀌었기 때문에, "n ++"과 "++ n"에 대한 연산에서,

// struct Integer인 경우

{   // Integer value = n ++;

    Integer value = n; // struct이므로 값 복사 발생
    n = n + 1;         // value의 값에 영향을 주지 않음
}

{   // Integer value = ++ n;

    n = n + 1;          // n 자체의 값이 증가 후,
    value = n;          // 값 복사가 되었으므로 value 값에 반영 
}

각각 풀어진 코드를 보면 정상적으로 동작하게 되는 이유를 알 수 있습니다. 위의 코드를 보면, class로 구현했을 때는 왜 비정상적인 동작을 했는지도,

// class Integer인 경우

{   // Integer value = n ++;

    Integer value = n; // class이므로 참조 복사 발생
    n = n + 1;         // n의 값이 바뀌지만 참조를 유지하는 value에도 영향
}

{   // Integer value = ++ n;

    n = n + 1;          // n의 값이 증가 후,
    value = n;          // value로 참조 복사
}

이해가 됩니다. 그렇다면, struct로 바꾸는 것이 여의치 않는 타입이라면 어떻게 해야 할까요? 그런 경우라면, ++ 연산자를 재정의하는 코드를 다음과 같이 바꿔야 합니다.

public class Integer
{
    // ...[생략]...

    public static Integer operator ++(Integer instance)
    {
        Integer another = new Integer(instance._value + 1);
        return another;
    }

    // ...[생략]...
}

보는 바와 같이 새로운 인스턴스를 생성해 반환하는 식이므로, 이제 전/후의 표기에 따른 영향이 반영됩니다.

{   // Integer value = n ++;

    Integer value = n; // n의 복사본에 대한 참조가 대입되었고,
    n = n + 1;         // n의 값은 변경되지만 value에는 영향을 주지 않음
}

{   // Integer value = ++ n;

    n = n + 1;         // n의 값이 증가 후,
    value = n;         // value에 대입되므로 증가된 값 반영
}




정리해 보면, 결국 이것도 "값 형식"과 "참조 형식"에 대한 이해를 필요로 하는 문제였던 것입니다. 그리고, 웹상에 있는 C# 자료들이 대체로 연산자 재정의를 할 때 대상 인스턴스의 값을 직접 바꾸지 않고 (불변immutable 타입 다루듯이) 또 다른 인스턴스를 생성해 변경하는 식으로 구현하는 이유가 바로 value/ref 타입의 차이점에 기인합니다.

어쨌든, 이 글에서는 2가지 방식으로 구현을 했지만 struct/class의 차이점에 영향을 받지 않는 두 번째 방법을 더 권장합니다.

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 9/20/2020

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댓글 쓴 사람
 



2020-09-20 04시21분
[질문자] 운영자님 답변해주셔서 감사합니다.
원 질문글의 작성자입니다.
아직 의문이 제대로 해결되지않습니다.

아래의 내용인 참조 복사를 가져간 instance는 참조 값이 변화되면 참조를 복사한 instance에도 영향을 준다는 내용은 이해하였습니다.

// class Integer인 경우
{ // Integer value = n ++;

    Integer value = n; // class이므로 참조 복사 발생
    n = n + 1; // n의 값이 바뀌지만 참조를 유지하는 value에도 영향
}

{ // Integer value = ++ n;

    n = n + 1; // n의 값이 증가 후,
    value = n; // value로 참조 복사
}

그런데 아래 내용에서 another에 value+1의 값을 넣었으면 연산순서에 따라 연산이 된 value+1의 값이 another라는 instance에 들어가야 하는데
그렇지 않고 왜 반환되는 값은 value인 것인지 이해가 가지 않습니다.

public static Integer operator ++(Integer instance)
    {
        Integer another = new Integer(instance._value + 1);
        return another;
    }

또한 위의 내용 하나만 구현하면 전위/후위 연산자가 모두 구현되는 것도 이해가 가지않습니다.
[손님]
2020-09-20 08시51분
C# - 전위/후위 증감 연산자에 대한 오버로딩 구현 (2)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12333
정성태

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