오늘의 공부

참조자와 함수

Call-by-value와 Call-by-reference는 많이 들어봤을 것이다.

Call-by-value란 '값'을 인자로 전달하는 함수의 호출 방식, Call-by-reference란 '주소 값'을 인자로 전달하는 함수의 호출방식이다. 

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
    
	CallByValue(a,b);
	CallByReference(&a, &b);
	ReferenceFunction(a, b);
}

위와 같이 구성된 main함수가 있다고 가정하자. 

⊙ Call-by-value!

void CallByValue(int num1, int num2)
{
	num1 = 50;
	num2 = 30; 
}

CallByValue함수는 위와 같이 함수의 내부에서 a와 b의 값을 바꿔도 main함수의 a, b의 값은 바뀌지 않는다.

왜?

CallByValue함수의 인자값인 int num1와 int num2는 CallByValue라는 함수의 지역변수이다. 따라서 int num1과 int num2의 값을 바꿔도 해당 num1과 num2는 CallByValue함수가 끝나면 함께 사라지게 되는 것이다.

그래서 main함수의 a,b. 즉, 함수 외부에 선언된 변수에 접근이 불가하다. 

그래서 필요한 것이 주소 값을 인자로 전달하는 Call-By-Reference이다. 

⊙ Call-by-Reference

void CallByReference(int *num1, int *num2)
{
      *num1 = 30;
      *num2 = 50;
}

 이렇게 되면 int *num1과 int *num2가 주소 값을 넘겨받아서 a와 b의 주소 값에 저장된 값을 '직접' 변경하게 되므로 함수 외부에 선언된 변수의 값을 바꿀 수 있는 것이다. 

정리하자면 Call-by-Reference는 주소 값을 전달받아서, 함수 외부에 선언된 변수에 접근하는 형태의 함수 호출이다. 

주소 값이 전달되었다는 사실이 중요한 것이 아닌 주소 값이 참조의 도구로 사용되었다는 사실이 중요한 것이며 이것이 Call-by-Value와 Call-by-Reference를 구분하는 기준이 된다.

Call-by-Value와 Call-by-Reference를 구분하는 기준에 대한 추가 설명

int *Test(int *ptr)
{
	return ptr+1;
}

int *Test2(int *ptr)
{
	*ptr = 20;
	return ptr;
}

C++에서는 함수 외부에 선언된 변수의 접근 방법으로 두 가지가 존재한다. 

하나는 '주소 값'을, 다른 하나는 '참조자'를 이용하는 방식이다.

⊙ 참조자를 이용한 Call-By-Reference? 

Call-By-Reference의 가장 큰 핵심은 함수 내에서 함수 외부에 선언된 변수에 접근할 수 있다는 것이었다. 

void ReferenceFunction(int &num1, int &num2)
{
	num1 = 10;
	num2 = 20;
 }

매개변수로 참조자가 들어와 있다. 참조자는 선언과 동시에 변수로 초기화가 되어야 하지 않나?라고 생각할 수 있다.

하지만 매개변수는 함수가 호출되어야 초기화가 진행되는 변수들이다. 즉, 초기화가 이뤄지지 않은 것이 아니라 함수 호출 시 전달되는 인자로 초기화를 하겠다는 의미이다.

이와 같은 코드는 포인터로 주소값을 넘겨받는 Call-By-Reference 보다 함수의 특성이 한눈에 파악되지 않는다는 단점이 존재한다. 참조자로 넘겨줄 때 함수는 ReferenceFunction(a, b)로 Call-By-Value함수와 동일해 보인다.

그러나 실제 함수 외부의 변수 값에 영향을 끼칠 수 없는 CallByValue함수와 달리 이 함수는 함수 외부의 값을 변경할 수 있으므로 이 함수 내부에서 어떤 일이 일어날 지 직관적으로 파악이 불가능하기 때문에 단점이라고 하는 것이다.

이 단점은 const를 사용함으로써 극복이 가능하다. 함수의 매개 변수 선언 시 const를 붙여줌으로써 함수 내에서 참조자를 이용한 값의 변경을 하지 않겠다고 선언하는 것이다.

이렇게 하면 함수 내부에서 참조자에 값을 저장하는 경우 컴파일 에러가 발생하며 함수의 원형만 봐도 값의 변경이 이루어지지 않음을 확신할수 있다. 

참조자(Reference)

변수를 선언하면 해당 변수의 이름은 할당된 메모리 공간을 가리키는, 구분 짓는 이름이 된다. 

그래서 변수를 선언할 때 int a; 를 선언했다면?

이미 a라는 이름이 가리키고 있는 메모리 공간이 있으므로 해당 범위(scope, { })에서 동일한 이름의 변수를 선언할 수가 없다. 

그런데 이 상황에서 number가 가리키는 공간에 또 하나의 이름을 부여하고 싶다면

위와 같이 b앞에 &를 붙여 선언하면 된다.

이 의미는 b라는 이름도 a라는 메모리 공간을 가리키는 또 하나의 이름이 된 것이다. 

왜 그럴까? 

보통 & 연산자는 변수의 주소값을 반환하는 연산자이다. 그러나 변수를 선언할 때 &를 붙이게 되면 이는 참조자의 선언을 의미하게 된다. 

또한 참조자를 대상으로 참조자를 선언하는 것도 가능하지만 바람직하지는 않으며 딱히 크게 사용할 일이 없다.

int a;

int &b = a;

int &c = b;

참조자의 중요한 성질 중 하나는 변수에 대해서만 선언이 가능하다는 것과 선언됨과 동시에 참조할 대상이 있어야 한다는 것이다.

또한 NULL로 초기화하는 것도 불가능하다. 

단, 다음 게시글에 나올 const 참조자는 상수도 참조가 가능하다.