CS — class vs struct

📕 class와 struct 의 차이점

Notion 원본: https://www.notion.so/344f77b24d2f8029867ff8e37968ce24 부모: 자료 → Cs 면접준비 → cs 주제

모의면접 답변

C++에서 class와 struct의 기능적 차이는 딱 두 가지입니다. 첫째, 기본 접근 지정자가 다릅니다. struct는 public이 기본이고, class는 private이 기본입니다. 둘째, 기본 상속 방식이 다릅니다. struct는 public 상속, class는 private 상속이 기본입니다. 이 외에 멤버 함수, 생성자, 소멸자, 상속, 템플릿 등 모든 기능은 완전히 동일합니다. 관용적으로는 데이터만 묶는 단순 집합체에는 struct를, 캡슐화와 정보 은닉이 필요한 타입에는 class를 사용합니다. 추가로 템플릿 매개변수에서는 class나 typename은 사용할 수 있지만, struct는 사용할 수 없다는 차이도 있습니다.

핵심 개념

• 기본 접근 지정자 (Default Access Specifier) — struct는 public, class는 private이 기본
• 기본 상속 방식 (Default Inheritance) — struct는 public 상속, class는 private 상속이 기본
• 캡슐화 (Encapsulation) — 데이터와 함수를 하나로 묶고 외부 접근을 제어하는 OOP 원칙
• 정보 은닉 (Information Hiding) — 내부 구현을 숨기고 public 인터페이스만 노출
• POD (Plain Old Data) — 단순 데이터 집합체. Trivial + Standard-layout 조건 충족 필요
• 템플릿 매개변수 (Template Parameter) — template<class T>, template<typename T>는 가능하지만 template<struct T>는 컴파일 에러

상세 비교

기본 접근 지정자

struct MyStruct {
    int x;        // public (기본값)
    void foo() {}
};

class MyClass {
    int x;        // private (기본값)
    void foo() {}
};

기본 상속 방식

struct DerivedS : Base { };   // public 상속 (기본)
class  DerivedC : Base { };   // private 상속 (기본)

struct S : public Base { };
class  C : public Base { };

관용적 사용 구분

• struct: 데이터만 묶는 단순 집합체 (POD), 좌표·색상·설정값 묶음
• class: 캡슐화·정보 은닉이 필요한 타입, Player·Item·Manager 등

C vs C++: C의 struct는 함수 멤버 불가. C++에서는 struct에도 생성자·소멸자·멤버 함수 모두 가능

템플릿 매개변수에서의 차이

template <class T>    // OK
template <typename T> // OK
template <struct T>   // ❌ 컴파일 에러

왜 struct는 템플릿 매개변수로 사용할 수 없는가:

1. C++ 표준 명세 [temp.param]은 class identifier 또는 typename identifier 두 형태로만 정의
2. 역사적 배경 — 초기 C++는 class만, C++98에서 typename 추가 (의미적 보완), struct는 추가 동기 없음
3. 의미적 중복 회피 — 템플릿 매개변수에서 class는 “임의의 타입”이라 접근 지정자와 무관
4. 언어 일관성 — class와 typename만으로 충분

Aggregate 초기화 (C++17~)

struct Point { int x; int y; };   // aggregate
Point p = {10, 20};                // OK

class Pos {
public:
    int x; int y;
};
Pos q = {10, 20};                  // OK

class Hidden {
    int x; int y;                  // private → aggregate 아님
};
// Hidden h = {10, 20};            // ❌ 컴파일 에러

꼬리물기 예상 질문

Q1. struct에 생성자를 정의하면 POD가 되나요?

아니요. 사용자 정의 생성자가 있으면 trivial 생성자 조건이 깨져 POD가 아닙니다. POD = Trivial + Standard-layout 두 조건을 모두 충족해야 합니다.

struct A { A() {} };           // 사용자 정의 생성자 → trivial 아님 → POD 아님
struct B { int x; int y; };    // 기본 생성자 → trivial → POD

Q2. struct와 class의 메모리 레이아웃이 다른가요?

기본적으로 동일한 방식으로 패딩이 적용됩니다. 단, 접근 지정자가 다른 멤버 사이의 순서는 표준에서 보장하지 않습니다. 같은 접근 지정자 내에서는 선언 순서가 보장됩니다.

Q3. union과 struct의 차이는?

• struct: 각 멤버가 별도의 메모리 할당 → 크기 = 모든 멤버 합 + 패딩
• union: 모든 멤버가 같은 메모리를 공유 → 크기 = 가장 큰 멤버
• union은 한 번에 하나의 멤버만 유효 (동시 접근 시 UB)

Q4. C++ Core Guidelines에서 struct와 class 사용 기준은?

불변식(invariant)이 없는 단순 데이터 묶음은 struct를 권장합니다.

• struct 권장: 모든 멤버가 항상 유효한 상태일 때 (좌표, 색상값)
• class 권장: 멤버 간 의존성이나 유효성 조건이 있을 때

Q5. 언리얼 엔진에서 USTRUCT와 UCLASS의 차이는?

• USTRUCT: GC 미지원, UPROPERTY만 리플렉션, 블루프린트 제한적, 단일 상속, 경량 데이터 컨테이너 (FVector 등)
• UCLASS: UObject GC 관리, UPROPERTY + UFUNCTION 전체 리플렉션, 블루프린트 완전 지원, UObject 계층 상속, 게임 객체 (AActor, UComponent)

USTRUCT(BlueprintType)
struct FDamageInfo {
    GENERATED_BODY()
    UPROPERTY() float Damage;
    UPROPERTY() AActor* Instigator;
};

UCLASS()
class AMyCharacter : public ACharacter {
    GENERATED_BODY()
    UFUNCTION(BlueprintCallable)
    void TakeDamage(FDamageInfo Info);
};

Q5-1. UCLASS와 가비지 컬렉터(GC)의 연결

언리얼의 GC는 C++ 표준 GC가 아니라 엔진 자체 구현입니다. UObject를 상속한 UCLASS만 GC 대상이 됩니다.

GC 동작 원리 (Mark & Sweep):

1. Mark — 루트 오브젝트에서 출발, UPROPERTY로 참조된 UObject를 재귀적으로 탐색
2. Sweep — 표시되지 않은 UObject를 파괴
3. 주기 — 기본 60초 (gc.TimeBetweenPurgingPendingKillObjects)

GC Root가 되는 것들:

• AddToRoot()로 직접 등록한 UObject
• 월드에 소속된 AActor
• 글로벌 UEngine, UGameInstance 등 엔진 싱글턴
• UPROPERTY로 참조된 체인 전체

UCLASS()
class AMyActor : public AActor {
    GENERATED_BODY()

    // ✅ UPROPERTY — GC가 추적
    UPROPERTY()
    UMyComponent* SafeComp;

    // ❌ raw 포인터 — GC가 모름 → 댕글링 포인터!
    UMyComponent* DangerComp;
};

USTRUCT 안에서 UObject 참조하기:

USTRUCT(BlueprintType)
struct FWeaponData {
    GENERATED_BODY()
    UPROPERTY()
    UStaticMesh* WeaponMesh;  // USTRUCT 자체는 GC 대상 아니지만
    UPROPERTY()                // 안의 UPROPERTY는 GC가 추적
    float Damage;
};

Q6. struct의 크기와 메모리 정렬 (padding & alignment)

컴파일러는 CPU의 메모리 접근 효율을 위해 패딩 바이트를 삽입합니다.

// 비효율적 배치 — 12바이트
struct Bad {
    char  a;   // 1 + 3 padding
    int   b;   // 4
    char  c;   // 1 + 3 padding
};

// 효율적 배치 — 8바이트
struct Good {
    int   b;   // 4
    char  a;   // 1
    char  c;   // 1 + 2 padding
};

// #pragma pack로 정렬 제어
#pragma pack(push, 1)
struct Packed {
    char  a;   // 1
    int   b;   // 4
    char  c;   // 1
};  // sizeof = 6
#pragma pack(pop)

Q7. 빈 struct/class의 크기는?

C++ 표준에서 모든 객체는 고유한 주소를 가져야 하므로, 빈 struct/class도 최소 1바이트입니다.

struct Empty {};
sizeof(Empty);       // 1

// Empty Base Optimization (EBO)
struct Derived : Empty {
    int x;
};
sizeof(Derived);     // 4

C++20의 [[no_unique_address]] 속성으로 멤버에도 EBO와 같은 최적화 가능.