[현장 강의록 1] 로봇을 설계하며 배우는 객체 지향

게임 프로그래머는 무엇을 만드나

컴퓨터에는 운영체제(OS)가 있습니다. 운영체제는 하드웨어를 다루는 커널(Kernel)과 사람이 보는 화면(GUI)을 합친 것이고, 그 위에서 앱과 게임이 동작합니다. 게임 프로그래머는 운영체제 위에서 동작하는 프로그램을 만드는 응용 프로그래머입니다.

그렇다면 게임 안에는 무엇이 들어 있을까요? 수업에서는 게임을 나무처럼 펼쳐 봤습니다.

서버에는 NPC 와 몬스터가, 클라이언트에는 캐릭터와 건물이 있고, 캐릭터는 다시 무기와 상의를 가집니다. 이 사물들이 저마다 작은 생각(로직)을 갖고 움직입니다. 그래서 게임을 작은 생각이 모인 가상 세계라고 불렀습니다.

사물이 사물이 되려면

현실에서 로봇을 만드는 일은 전자 공학입니다. 모터를 달고 센서를 붙이고 배터리를 넣습니다. 게임 속 로봇은 컴퓨터 공학으로 만듭니다. 모터 대신 숫자를, 동작 대신 함수를 넣습니다.

수업의 질문은 이것이었습니다. 사물이 프로그램 속에서 사물이 되려면 무엇이 필요할까? 답은 세 가지입니다.

능력치와 기억은 둘 다 변수에 담기지만 성격이 다릅니다. 능력치는 로봇을 만들 때 정해지는 값이고, 기억은 로봇이 움직이면서 쌓이는 값입니다. 이 차이는 나중에 데이터베이스를 배울 때 기획 데이터와 실시간 정보의 차이로 다시 나옵니다.

실습: 로봇 전체를 설계하기

학생들이 함께 채운 답은 아래와 같습니다. 정답이 정해진 문제는 아니고, 많이 떠올릴수록 좋은 연습입니다.

"말한다" 는 흥미로운 행동입니다. 로봇은 들은 말을 기억에서 찾아 대답합니다. "안녕", "다음에 봐", "무엇을 도와 드릴까요?", 알아듣지 못하면 "다시 말해 주세요". 행동이 기억을 읽어 쓰는 모습이 곧 메서드가 변수를 쓰는 모습입니다.

목록이 길어지자 다음 질문이 자연스럽게 나왔습니다. 이 많은 것을 모두 로봇 클래스 하나에 넣어야 할까?

실습: 부위로 나눠 설계하기

부위로 나누면 각 부위는 자기 일만 알면 됩니다. 머리는 다리의 길이를 몰라도 되고, 다리는 기억 용량을 몰라도 됩니다. 몸통은 부위들을 모아 로봇이 되게 합니다. 이렇게 큰 사물을 작은 사물의 조합으로 만드는 것을 구성(Composition)이라고 합니다.

public class RobotHead
{
    public int MemoryCapacity;   // 기억 용량
    public float MemorySpeed;    // 기억 속도
    public float SearchSpeed;    // 탐색 속도
    public float TurnSpeed;      // 회전 속도

    public void Remember(string data) { /* 기억한다 (저장) */ }
    public string Search(string key) { /* 탐색한다 (불러오기) */ return null; }
    public void LookLeft() { /* 왼쪽으로 바라본다 */ }
    public void LookRight() { /* 오른쪽으로 바라본다 */ }
}

public class RobotLeg
{
    public float StretchPower;   // 다리를 뻗는 힘
    public float BendPower;      // 다리를 굽히는 힘
    public float Length;         // 다리 길이

    public void Bend() { }
    public void Stretch() { }
    public void Walk() { }
    public void Run() { }
}

public class Robot
{
    public RobotHead Head = new RobotHead();
    public RobotLeg LeftLeg = new RobotLeg();
    public RobotLeg RightLeg = new RobotLeg();
}

RobotLeg 클래스 하나로 왼쪽 다리와 오른쪽 다리, 두 객체를 만들었습니다. 클래스는 설계도, 객체는 설계도로 찍어 낸 실물입니다. 학생들이 클래스와 객체의 차이를 처음 손으로 느끼는 순간이 이 실습이었습니다.

게임 속 사물로 옮기기

로봇에서 연습한 방법을 그대로 MMORPG 에 옮겼습니다. 게임에 필요한 사물을 먼저 적고, 사물마다 능력과 행동을 적습니다.

무기의 행동에는 "~할 때" 가 붙어 있습니다. 슬라이드에서는 On타격, On착용 처럼 적었습니다. 무기는 스스로 움직이지 않고, 무언가가 일어났을 때 불려서 반응합니다. 이런 함수를 이벤트 함수라고 하고 이름 앞에 On 을 붙이는 관례가 있습니다. Unity 의 OnTriggerEnter, OnClick 이 같은 모양입니다.

마지막 연습은 Public 과 Private 를 나누는 것이었습니다. 다른 사물이 불러야 하는 행동은 Public 으로 열고, 발자국이나 깃털처럼 스스로 알아서 처리하는 연출은 Private 로 닫습니다. 닫아 두면 다른 사람이 그 클래스를 쓸 때 헷갈릴 일이 줄고, 안쪽을 고쳐도 바깥 코드가 깨지지 않습니다.

Unity 는 사물을 어떻게 만드나

수업 뒷부분에서는 이 생각이 Unity 에서 어떻게 쓰이는지 봤습니다. Unity 는 컴포넌트 기반으로 사물을 만듭니다.

태양 · 지구 · 달 실습에서는 지구를 태양의 자식으로, 달을 지구의 자식으로 두고 각자 회전만 시켰습니다. 달은 자기 회전만 하는데도 지구를 따라 태양 둘레를 돕니다. 부모의 움직임이 자식에게 이어지기 때문입니다.

using UnityEngine;

public class Spin : MonoBehaviour      // 컴포넌트가 되려면 MonoBehaviour 를 상속한다
{
    public float degreesPerSecond = 30f;  // 능력치: 인스펙터에서 고친다

    void Update()                          // 행동: 매 프레임 불린다
    {
        transform.Rotate(0, degreesPerSecond * Time.deltaTime, 0);
    }
}

같은 Spin 컴포넌트를 세 사물에 붙이고 속도만 다르게 주면 됩니다. 로봇의 다리 클래스로 다리 두 개를 만든 것과 같은 생각입니다.

지금 100턴에서는

「졸업까지 100턴」의 캐릭터도 같은 생각에서 출발합니다. 캐릭터는 능력치와 상태를 갖고, 무엇을 할지는 바꿔 끼우는 행동 객체에 맡깁니다. 자세한 구조는 구조 읽기 4편에 정리했습니다.