C++ 08.05 - 값, 참조 및 주소로 값 반환 (Returning values by value, reference and address)

값, 참조 및 주소로 값 반환 (Returning values by value, reference and address)

앞의 세 가지 포스트에서 값, 참조 및 주소를 사용해서 함수에 인수를 전달하는 방법을 알아봤다. 이 포스트에서는 앞에서 언급한 세 가지 방법 모두를 사용해서 호출자에게 값을 반환하는 방법을 알아볼 예정이다.

• 값으로 반환(return by value)
• 주소로 반환(return by address)
• 참조로 반환(return by reference)

값, 참조 또는 주소를 사용해서 함수에서 호출자로 값을 반환하는 것은 함수의 매개 변수에 전달하는 것과 거의 똑같은 방식으로 작동한다. 각 방법에 대한 동일한 장단점이 모두 있다. 이 둘의 주요 차이점은 단순히 데이터 흐름과 방향이 바뀌었다는 것이다. 그러나 함수의 지역 변수가 범위를 벗어나 함수가 반환될 때 파괴되므로 각 반환 유형에 대한 영향을 고려해야 한다.

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Return by value

값으로 반환(return by value)은 가장 간단하고 안전하다. 값이 반환되면 복사본이 호출자에게 반환된다. 값으로 전달처럼 리터럴, 변수 및 표현식(Ex. 5, x, x+1)을 반환할 수 있다.

값으로 반환의 또 다른 장점은 범위 지정 문제를 걱정할 필요 없다는 것이다. 함수 내에서 선언된 지역 변수를 반환할 수 있다. 함수가 반환되기 전에 지역 변수가 평가되고, 값의 복사본이 호출자에게 반환되기 때문에 함수의 지역 변수가 함수의 끝에서 범위를 벗어날 때 아무런 문제가 없다.

int doubleValue(int x)
{
    int value = x * 2;

    return value; // A copy of value will be returned here
} // value goes out of scope here

값으로 반환은 함수 내에서 선언된 (지역)변수를 반환하거나 값으로 전달된 매개 변수를 반환할 때 가장 적절하다. 그러나 값으로 전달과 마찬가지로 구조체 및 클래스의 경우 값으로 반환은 느리다.

값으로 반환을 사용해야 하는 경우:

• 함수 내에서 선언된 (지역)변수를 반환할 때
• 값으로 전달된 매개 변수를 반환할 때

값으로 반환을 사용해야 하지 않아야 하는 경우:

• 배열이나 포인터를 반환할 때 (주소로 반환 사용)
• 구조체 또는 클래스를 반환할 때 (참조로 반환 사용)

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Return by address

주소로 반환(return by address)은 호출자에게 변수의 주소를 반환한다.

그러나 함수 안에서 선언된 지역 변수의 주소를 반환하려고 하면 프로그램에서 정의되지 않은 동작이 발생한다. 다음 예제를 살펴보자.

int* doubleValue(int x)
{
    int value = x * 2;

    return &value; // return value by address here
} // value destroyed here

위에서 볼 수 있듯이, 주소가 호출자에게 반환된 직후 value가 소멸한다. 최종적으로 할당되지 않은 메모리(dangling pointer)이기 때문에, 호출자가 이것을 사용하면 문제가 발생할 수 있다. 이것은 초보 프로그래머가 자주 범하는 실수다. 반환하는 주소가 유효한 변수가 되도록 하는 것이 중요하다.

주소로 반환은 동적 할당된 메모리를 호출자에게 반환하는 데도 사용한다.

int* allocateArray(int size)
{
    return new int[size];
}

int main()
{
    int* array = allocateArray(25);

    // do stuff with array

    delete[] array;
    return 0;
}

주소로 반환을 사용해야 하는 경우:

• 동적 할당된 메모리를 반환할 때
• 주소로 전달된 매개 변수를 반환할 때

주소로 반환을 사용해야 하지 않아야 하는 경우:

• 함수 내에서 선언된 (지역)변수를 반환할 때 (값으로 반환 사용)
• 참조로 전달된 구조체 또는 클래스를 반환할 때 (참조로 반환 사용)

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Return by reference

변수가 참조로 반환(return by reference)되면 변수에 대한 참조가 호출자에게 반환된다. 그런 다음 호출자는 이 참조를 사용해서 변수를 계속 수정할 수 있다. 참조로 반환은 빠르므로 구조체와 클래스를 반환할 때 유용하다.

그러나 주소로 반환처럼 참조로 함수 지역 변수를 반환하면 안 된다. 다음 예제를 보자.

int& doubleValue(int x)
{
    int value = x * 2;

    return value; // return a reference to value here
} // value is destroyed here

위 프로그램은 함수가 반환될 때 소멸할 value에 대한 참조를 반환한다. 이것은 호출자가 쓰레기에 대한 참조를 받는다는 것을 의미한다. 다행히도, 컴파일러는 이것을 시도하면 경고나 에러를 뱉을 것이다.

참조로 반환은 호출자에게 참조로 전달된 매개 변수를 반환하는 데도 사용한다. 다음 예제에서는 참조로 함수에 전달된 배열의 요소를 참조로 반환한다.

#include <array>
#include <iostream>

// Returns a reference to the index element of array
int& getElement(std::array<int, 25>& array, int index)
{
    // we know that array[index] will not be destroyed when we return to the caller (since the caller passed in the array in the first place!)
    // so it's okay to return it by reference
    return array[index];
}

int main()
{
    std::array<int, 25> array;

    // Set the element of array with index 10 to the value 5
    getElement(array, 10) = 5;

    std::cout << array[10] << '\n';

    return 0;
}

// 5

getElement(array, 10)을 호출하면 인덱스 10인 array에 대한 참조를 반환한다. main() 함수에서는 이 참조를 사용해서 해당 요소에 값 5를 할당한다.

참조로 반환을 사용해야 하는 경우:

• 참조 매개 변수를 반환할 때
• 함수에 전달된 배열의 요소를 반환할 때
• 함수의 끝에서 소멸하지 않는 구조체나 클래스를 반환할 때

참조로 반환을 사용해야 하지 않아야 하는 경우:

• 함수 내에서 선언된 (지역)변수를 반환할 때 (값으로 반환 사용)
• 기본 배열이나 포인터 값을 반환할 때 (주소로 반환 사용)

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 번역: 이 포스트의 원문은 http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/74a-returning-values-by-value-reference-and-address/ 입니다.