C++ 07.15 - 참조형 변수 (Reference variable)

참조형 변수 (Reference variable)

지금까지 두 가지 변수 타입을 공부했다.

• 일반 변수(normal variable): 직접 값을 보유.
• 포인터(pointer): 다른 값의 주소(또는 null)를 보유.

참조형(reference)은 C++에서 지원하는 세 번째 변수 타입이다. 참조형은 다른 객체 또는 값의 별칭으로 사용되는 C++ 타입이다.

C++은 세 가지 종류의 참조형을 지원한다.

1. non-const 값 참조형
2. const 값 참조형
3. r-value 참조형

---

References to non-const values

non-const 값에 대한 참조형은 자료형 뒤에 앰퍼샌드(&)를 사용하여 선언한다.

• 자료형& 별명 = 기존 변수명;

int value = 5; // normal integer
int& ref = value; // reference to variable value

위 코드에서 &는 주소(address)를 의미하지 않고 참조(reference)를 의미한다.

---

References as aliases

참조형은 참조하는 값과 동일하게 작동한다. 이런 의미에서 참조형은 참조되는 객체의 별칭으로 사용된다.

#include <iostream>

int main()
{
    int value = 5; // normal integer
    int& ref = value; // reference to variable value

    value = 6; // value is now 6
    ref = 7;   // value is now 7

    std::cout << value; // prints 7
    ++ref;
    std::cout << value; // prints 8

    return 0;
}

// 7
// 8

위 예제에서 ref와 value는 동의어로 취급된다.

참조형에 주소 연산자(&)를 사용하면 참조되는 값의 주소가 반환된다.

cout << &value; // prints 0012FF7C
cout << &ref;   // prints 0012FF7C

---

A brief review of l-values and r-values

'01.02 - 변수, 초기화 및 할당' 포스트에서 l-value와 r-value를 공부한 적이 있다.

요약하면, l-value는 메모리 주소를 가진 객체이고 r-value는 메모리 주소가 없고, 표현식 범위에만 있는 임시 값이다.

---

References must be initialized

참조형은 선언과 동시에 반드시 초기화해야 한다.

int value = 5;
int& ref = value; // valid reference, initialized to variable value

int& invalidRef; // invalid, needs to reference something

null 값을 저장할 수 있는 포인터와 다르게, null 참조 같은 것은 없다.

non-const 값에 대한 참조는 non-const 값으로만 초기화할 수 있다. const 값 또는 r-value로 초기화할 수 없다.

int x = 5;
int& ref1 = x; // okay, x is an non-const l-value

const int y = 7;
int& ref2 = y; // not okay, y is a const l-value

int& ref3 = 6; // not okay, 6 is an r-value

---

References can not be reassigned

초기화된 후에는 다른 변수를 참조하도록 변경할 수 없다.

int value1 = 5;
int value2 = 6;

int& ref = value1; // okay, ref is now an alias for value1
ref = value2; // assigns 6 (the value of value2) to value1 -- does NOT change the reference!

---

References as function parameters

참조형은 함수 매개 변수로 가장 많이 사용된다. 이때 매개 변수는 인수의 별칭으로 사용되며, 복사본이 만들어지지 않는다. 이렇게 하면 복사하는데 비용이 많이 드는 겨우 성능이 향상될 수 있다.

함수에 포인터 인수 전달하면 함수 안에서 포인터를 역참조하여 인수의 값을 직접 수정할 수 있었다. 이런 점에서 참조형은 유사하게 작동한다. 참조형 매개 변수는 인수의 별칭으로 사용되므로 참조 매개 변수를 사용하는 함수는 전달된 인수를 수정할 수 있다.

#include <iostream>

// ref is a reference to the argument passed in, not a copy
void changeN(int& ref)
{
    ref = 6;
}

int main()
{
    int n = 5;

    std::cout << n << '\n';

    changeN(n); // note that this argument does not need to be a reference

    std::cout << n << '\n';
    return 0;
}

// 5 
// 6

인수 n이 함수에 전달되면 함수 매개변수 ref가 인수 n에 대한 참조로 설정된다. 이것은 함수가 ref를 통해 n의 값을 변경할 수 있게 한다. 변수 n 자체가 참조형일 필요는 없다.

---

Using references to pass C-style arrays to functions

C 스타일 배열에서 가장 귀찮은 문제 중 하나는 대부분이 평가될 때 포인터로 변환된다는 점이다. 그러나 C 스타일 배열을 참조로 전달하면 이러한 변환이 발생하지 않는다.

#include <iostream>

// Note: You need to specify the array size in the function declaration
void printElements(int (&arr)[4])
{
  int length{ sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) }; // we can now do this since the array won't decay

  for (int i{ 0 }; i < length; ++i)
  {
    std::cout << arr[i] << std::endl;
  }
}

int main()
{
    int arr[]{ 99, 20, 14, 80 };

    printElements(arr);

    return 0;
}

이 작업을 수행하려면 명시적으로 매개 변수에서 배열의 크기를 정의해야 한다.

---

References as shortcuts

참조형의 또 다른 장점은 중첩된 데이터에를 쉽게 접근할 수 있게 한다는 것이다.

struct Something
{
    int value1;
    float value2;
};

struct Other
{
    Something something;
    int otherValue;
};

Other other;

other.somthing.value1에 접근할 경우 타이핑 양이 많아지고 여러 개면 코드가 엉망이 될 수 있다. 참조를 통해 좀 더 쉽게 접근할 수 있다.

int& ref = other.something.value1;
// ref can now be used in place of other.something.value1

따라서 다음 두 명령문은 같다.

other.something.value1 = 5;
ref = 5;

이렇게 하면 코드가 더 명확하고 읽기 쉽게 유지할 수 있다.

---

References vs pointers

참조형과 포인터는 흥미로운 관계에 있다. 참조형은 접근할 때 암시적으로 역참조되는 포인터와 같은 역할을 한다. (참조형은 내부적으로 포인터를 사용하여 컴파일러서 구현된다.)

int value = 5;
int* const ptr = &value;
int& ref = value;

*ptr과 ref는 동일하게 평가된다. 그러므로 다음 두 명령문은 같은 효과를 낸다.

*ptr = 5;
ref = 5;

참조형은 선언과 동시에 유효한 객체로 초기화해야 하고, 일단 초기화되면 변경할 수 없으므로 포인터보다 사용하는 것이 훨씬 안전하다. (널 포인터를 역참조하면 위험하다.)

주어진 문제가 참조형과 포인터 둘 다로 해결할 수 있다면 참조형을 사용하는게 더 좋다.

---

요약 (Summary)

참조형을 통해 다른 객체나 값에 대한 별칭을 정의할 수 있다. non-const 값에 대한 참조는 non-const 값으로만 초기화할 수 있다. 일단 초기화되면 참조를 재할당할 수 없다.

참조형은 인수의 값을 수정하려는 경우나 인수의 비싼 복사본을 만들지 않으려는 경우 함수 매개변수로 자주 사용된다.

---

 번역: 이 포스트의 원문은 http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/611-references/ 입니다.