15-4-나.레퍼런스 인수

앞에서는 정수형 변수 i에 대한 별명으로 ri 레퍼런스를 선언하고 사용하는 예를 보였었다. 이 예제는 레퍼런스의 동작을 설명하기 위해 의도적으로 만든 것이며 실용적인 의미는 거의 없는 셈이다. 이미 존재하는 변수를 같은 함수 내에서 다른 이름으로 별명을 만들어 사용하는 것이 무슨 의미가 있겠는가? ri가 i와 완전히 동일하므로 별명을 만들 필요없이 그냥 i를 바로 쓰는 것이 훨씬 더 간편하다.

레퍼런스가 실용적인 위력을 발휘할 때는 함수의 인수로 전달될 때이다. 함수가 레퍼런스를 받아 들이면 호출부의 실인수에 대한 별명을 전달받는 셈이므로 함수 내에서 실인수를 조작할 수 있게 된다. 레퍼런스의 값을 읽으면 실인수의 값을 읽을 수 있고 레퍼런스를 변경하면 실인수의 값도 같이 변경되므로 의미상으로 완전한 참조 호출이 되는 것이다.

6장에서 포인터를 사용하여 참조 호출을 구현하는 CallRef 예제를 만들어 본 적이 있는데 이번에는 포인터가 아닌 레퍼런스로 동일한 기능을 수행하는 예제를 만들어 볼 것이다. CallRef 예제의 레퍼런스 버전이므로 잘 생각이 나지 않는 사람은 6장의 예제를 다시 분석해 보고 다음 예제와 어떻게 다른지 비교해 보자.

예 제 : CallRef2

#include <Turboc.h>

void plusref2(int &a);

void main()

{

int i;

i=5;

plusref2(i);

printf("결과=%d\n",i);

}

void plusref2(int &a)

{

a=a+1;

}

실행 결과는 CallRef 예제와 완전히 동일하며 plusref2 함수는 인수로 전달된 정수값을 1증가시켜 돌려준다. 5의 값을 가지는 i를 레퍼런스로 전달했으므로 i는 6이 되어 돌아오며 출력 결과는 "결과=6"이 될 것이다. 포인터를 사용하는 방법에 비해 레퍼런스를 사용하는 방법은 다음과 같은 차이점이 있다.

① 함수 원형이 달라졌는데 int *a(포인터)가 아닌 int &a(레퍼런스)를 전달받는다. 그래서 plusref2 함수 내에서 형식인수 a는 실인수와 완전히 동일한 변수가 되며 형식인수 a를 바꾸면 실인수값이 바뀐다.

② 함수 본체에서 형식 인수를 참조할 때 * 연산자를 붙일 필요가 없다. plusref2 함수의 형식인수 a는 포인터가 아니라 레퍼런스이므로 * 연산자를 붙이지 않아도 실인수를 액세스할 수 있다. a=3으로 대입하면 실인수가 3이 되며 a++하면 실인수가 1 증가한다. 만약 함수로 전달된 대상체가 구조체라면 -> 연산자를 쓸 필요없이 바로 . 연산자를 사용하면 된다.

③ 함수 호출부도 달라졌다. 포인터를 전달하는 것이 아니므로 &i를 전달할 필요없이 i를 바로 전달하면 된다. 값 호출을 할 때와 형식이 똑같다. plusref2 함수는 실인수 i의 별명인 레퍼런스 a를 만들고 a를 통해 i를 조작한다.

다음은 좀 더 실용적인 예인 구조체를 통해 값 호출과, 포인터를 통한 참조 호출 그리고 레퍼런스를 통한 참조 호출을 비교해 보자. 다음 예제는 tag_Friend 구조체를 출력하는 함수를 세 가지 버전으로 작성한 것이다.

예 제 : CallRef3

#include <Turboc.h>

struct tag_Friend {

char Name[10];

int Age;

double Height;

};

void OutFriend(tag_Friend F);

void OutFriendPtr(tag_Friend *F);

void OutFriendRef(tag_Friend &F);

void main()

{

tag_Friend Friend={"김상형",24,181.2};

OutFriend(Friend);

OutFriendPtr(&Friend);

OutFriendRef(Friend);

}

void OutFriend(tag_Friend F) // 값 호출

{

printf("이름=%s, 나이=%d, 키=%.1f\n",

F.Name,F.Age,F.Height);

}

void OutFriendPtr(tag_Friend *F) // 포인터 참조 호출

{

printf("이름=%s, 나이=%d, 키=%.1f\n",

F->Name,F->Age,F->Height);

}

void OutFriendRef(tag_Friend &F) // 레퍼런스 참조 호출

{

printf("이름=%s, 나이=%d, 키=%.1f\n",

F.Name,F.Age,F.Height);

}

Friend 구조체를 하나 선언 및 초기화하고 이 구조체를 세 가지 방법으로 출력해 보았다. 세 방법 모두 구조체의 내용을 출력하기는 마찬가지이므로 결과는 일단 동일하다.

이름=김상형, 나이=24, 키=181.2

이름=김상형, 나이=24, 키=181.2

이름=김상형, 나이=24, 키=181.2

값 호출을 사용하는 OutFriend 함수는 Friend 구조체의 사본 F를 전달받는데 이 과정에서 실인수가 형식인수로 복사된다. 구조체는 정수나 포인터에 비해 크기 때문에 복사 시간이 훨씬 더 오래 걸리며 따라서 함수 호출 속도가 느리다. 또한 구조체의 사본을 값으로 전달받았기 때문에 OutFriend 함수 내부에서 F의 멤버를 변경한다 하더라도 실인수 Friend의 값이 변경되는 것은 아니다.

포인터나 레퍼런스는 값 자체가 복사되는 것이 아니라 단지 4바이트만 복사되므로 값 호출에 비해 속도가 훨씬 더 빠르다. 정밀하게 측정해 보면 최소한 수 배 정도의 차이가 나며 구조체가 크면 수십 배 이상 차이가 날 수도 있다. 또한 함수 내부에서 실인수를 직접 변경할 수 있다는 이점이 있다. OutFriendPtr, OutFriendRef 함수에서 F의 값을 변경하면 실인수 Friend의 멤버가 변경된다. 포인터를 쓰는 방법과 레퍼런스를 쓰는 방법은 효과는 거의 동일하며 형태상 몇 가지 다른 점만 있다.

레퍼런스를 쓰는 방법은 포인터를 통한 참조 호출 방법에 비해 함수 내부가 훨씬 더 깔끔하고 직관적이다. 포인터로 실인수를 조작할 때는 일일이 *를 붙여 *a=*a+1; 과 같이 해야 하지만 레퍼런스는 실인수와 완전히 같으므로 a=a+1;로 훨씬 더 간단하게 코드를 작성할 수 있다. 코드의 길이가 길고 이 변수를 참조하는 회수가 많다면 포인터보다 레퍼런스가 더 읽기 쉽고 실수로 *를 빼먹는 사고를 방지할 수 있다.

그러나 레퍼런스를 통한 참조 호출 방법은 호출부의 형식이 값 호출 방식과 동일해져서 오히려 더 혼란스러운 면도 있다. plusref2(i) 형식으로 호출하므로 이 함수가 값을 전달받는지 레퍼런스를 전달받는지는 함수의 원형을 봐야만 알 수 있다는 단점이 있다. 이는 코드를 읽는 사람으로 하여금 혼란을 느끼게 하며 문서화하기도 무척 번거롭다는 단점이 있다.

그래서 꼭 필요치 않는 한 가급적 사용을 자재하고 불가피할 경우 레퍼런스를 받는 함수는 보통 함수명에 Ref나 ByRef같은 접미를 붙여 호출부에서 함수의 형식을 쉽게 파악할 수 있도록 작성하라고 권유한다. 참조 호출이 꼭 필요할 경우는 레퍼런스보다는 가급적이면 포인터를 넘기는 것이 더 직관적이라는 것이다. 그러나 포인터와 레퍼런스를 넘기는 것은 또 다른 차이점이 있는데 포인터는 잠재적으로 배열이므로 일단 넘기면 주변을 마음대로 건드릴 수 있지만 레퍼런스는 전달된 대상만 액세스할 수 있다는 면에서 오히려 더 안전성이 높다. 레퍼런스의 효용성에 대해서 다소 논란이 있는 편인데 필요할 때는 쓰는 것이 좋다고 생각한다.

앞 항에서 이미 알아 봤다시피 상수는 레퍼런스의 대상체가 될 수 없다. 마찬가지로 레퍼런스 인수를 사용하는 함수로는 상수를 전달할 수 없다. 레퍼런스는 좌변값인 변수를 대상체로 취하며 상수의 별명이 될 수 없으므로 plusref2(5)와 같이 호출하는 것은 허용되지 않는다. 상수 5에 대한 레퍼런스는 만들 수도 없고 함수 내에서 이 값을 변경할 수도 없기 때문이다. 뿐만 아니라 plusref2(i+j) 같은 수식도 전달할 수 없다.

만약 plusref2 함수의 인수가 상수 지시 레퍼런스라면, 즉 원형이 void plusref2(const int &a) 형식이라면 상수나 수식을 전달할 수는 있다. 그러나 이 경우 함수 내부에서 전달된 인수값을 변경하는 것은 불가능하다. 또한 형식 인수와 타입이 조금만 틀려도 안되며 완전히 동일한 타입의 실인수를 사용해야 한다. 따라서 다음 호출문은 에러로 처리된다.

short s=5;

plusref2(s);

plusref2 함수는 정수형 레퍼런스만 받아들일 수 있으므로 short형 레퍼런스를 넘길 수는 없다. 어떤 컴파일러는 레퍼런스 인수로 상수나 호환 타입이 전달될 경우 임시 변수를 생성하기도 하지만 비주얼 C++은 임시 변수를 생성하지 않는다. 이에 비해 값을 전달받는 함수는 변수나 상수 심지어 수식도 받아들일 수 있으며 타입이 정확하게 일치하지 않더라도 컴파일러가 내부적인 변환에 의해 타입을 맞춘 후 호출하므로 훨씬 더 활용도가 높다. 그래서 동일한 동작을 하는 함수라면 레퍼런스 보다는 값을 전달받는 함수를 만드는 것이 원칙이며 유리하다.