[Design Pattern] 브릿지 패턴(bridge pattern)

목차

1. 브릿지 패턴

2. Pimpl 관용구

3. 정리하며

4. 참고자료

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1. 브릿지 패턴

개요

브릿지 패턴(bridge pattern)은 구현부에서 추상층을 분리해 각자 독립적으로 변형과 확장이 가능하도록 하는 패턴이다. 브릿지 패턴을 적용하면 두 계층 모두 추상화된 상위 타입을 가지게 되고, 의존성은 상위 타입 간에만 이뤄지게 된다.

이를 통해 실제 의존성이 발생하더라도 서로의 구체 타입은 알 수 없도록 한다. 이렇게 되면 두 계층의 결합도가 약화되어, 양쪽 모두가 독립적으로 변경과 확장이 가능한 상태가 된다. 따라서  컴포넌트 간 다양한 조합이 가능할 때 효과적이다.

구조

구조는 다음과 같다. 실제 구현은 모두 인터페이스에 위임(delegation)하는 형태가 된다.

2. Pimpl 관례

Pointer to Implementation

C++의 프로그래밍 기술 중 Pimpl 관용구가 있다. Pimpl은 Pointer to Implementation의 줄임말로 구현부를 포인터로 참조하며, 대표적인 브릿지 패턴이라고 할 수 있다. 예시를 통해 브릿지 패턴과 Pimpl을 이해해보자.

MMORPG의 플레이어 클래스를 설계하려고 한다. 간단하게 구현하기 위해 플레이어는 이름, HP, MP만을 멤버로 가진다. 먼저 플레이어가 가져야할 기능(인터페이스)을 Player.h에 선언한다.

class Player {     // 포인터를 만들기 위해 클래스 전방 선언을 한다.     class Impl;       // 과거에는 포인터를 사용했으나     // C++11 이후부터는 std::unique_ptr을 사용한다.     std::unique_ptr<Impl> impl; public:     Player(const std::string& name, int64_t hp, int64_t mp);     ~Player();       std::string     GetName() const noexcept;     int64_t         GetHP() const noexcept;     int64_t         GetMP() const noexcept;       void            TakeDamage(int64_t amount);     void            UseSkill(int64_t amount); };

Player.h

Player 클래스는 오직 구현체에 대한 포인터만 가지고, 메소드 선언만 되어 있는 것을 볼 수 있다. 구현체는 Player.cpp에 작성하며 아래와 같다.

// 구현체 클래스 class Player::Impl {     // 기존에 Player 클래스에 있어야 할 멤버 변수가 구현체에 들어 있다.     std::string     name = "";     int64_t     hp = 100LL;     int64_t     mp = 100LL; public:     Impl(const std::string& name, int64_t hp, int64_t mp)         : name{ name }, hp{ hp }, mp{ mp }     {       }       string      GetName() const noexcept { return name; }     int64_t     GetHP() const noexcept { return hp; }     int64_t     GetMP() const noexcept { return mp; }       void        TakeDamage(int64_t amount) { hp -= amount; }     void        UseSkill(int64_t amount) { mp -= amount; } };   // 실제 Player 인터페이스의 구현부 Player::Player(const std::string& name, int64_t hp, int64_t mp)     : impl{ make_unique<Impl>(name, hp, mp) } { }   Player::~Player() noexcept = default;   std::string Player::GetName() const noexcept {     // 구현체의 함수를 이용하는 것을 볼 수 있다.     return impl->GetName(); }   int64_t Player::GetHP() const noexcept {     return impl->GetHP(); }   int64_t Player::GetMP() const noexcept {     return impl->GetMP(); }   void Player::TakeDamage(int64_t amount) {     impl->TakeDamage(amount); }   void Player::UseSkill(int64_t amount) {     impl->UseSkill(amount); }

Player.cpp

Player 메소드의 정의부를 보면 구현체의 메소드를 그대로 이용하는 것을 볼 수 있다.

오버헤드

Pimpl은 여러 오버헤드를 가지고 있다. 포인터를 사용하기 때문에 접근과 공간에 대한 오버헤드가 생기며, 동적할당을 이용하기 때문에 생명주기 관리도 이전보다는 조금 더 까다롭다. 또, 보면 알겠지만 그냥 클래스를 작성할 때보다 코드 작성이 복잡하다. 다시 말해 유지보수가 쉽지 않다. 그럼 이 관용구는 왜 쓰게 된 걸까?

장점

Pimpl 관용구를 사용하면 사용자에게 불필요한 정보들을 노출하지 않아, 바이너리 호환성을 보증하기 쉬워진다. 또, 멤버 선언에 꼭 필요한 헤더들만 포함 할 수 있다. 이 때문에 컴파일 시간이 매우 감소된다.

3. 정리하며

어댑터 패턴과의 차이

브릿지 패턴은 어댑터 패턴과 굉장히 유사하다. 두 패턴 모두 구현부를 감추기 때문이다. 하지만 목적의 차이가 분명하다. 어댑터는 어떤 코드에 맞게끔 기존의 코드를 재사용하기 위해 사용하고, 브릿지는 확장성을 고려하여 미리 예상해 설계 단계부터 고려한다는 차이점이 있다.

4. 참고자료

• 모던 C++ 디자인 패턴

• 객체지향개발론 및 실습 - 김상진 교수님

• 07 브릿지 패턴 (Bridge Pattern)

• Crocus - 브릿지 패턴

• Bridge 패턴

• C++ Reference : PImpl