[Java] Call by Value와 Call by Reference

본 포스팅은 jisikTank 스터디에 참여하며 정리한 문서입니다.
jisikTank Skill 지식 Git Repository

---

Call by Value와 Call by Reference

---

Call by Value

• 함수 호출 시 전달되는 변수 값을 복사해서 함수 인자로 전달하는 방법
• 이때 복사된 인자는 함수 안에서 지역적으로 사용되기 때문에 Local Value 속성을 가짐
• 따라서, 함수 안에서 인자 값이 변경되더라도, 외부 변수 값은 변경되지 않음

Call by Reference

• 함수 호출 시 인자로 전달되는 변수의 레퍼런스를 전달함
• 따라서, 함수 안에서 인자 값이 변경되면, 전달된 객체의 값도 변경됌

Java의 함수 호출 방식

• 항상 Call by Value로 함수를 호출함
• Reference Type(참조 자료형)을 넘길 때는 해당 객체의 주소값을 복사해 이를 가지고 사용함
• 따라서 원본 객체의 프로퍼티까지는 접근이 가능하지만, 원본 객체 자체를 변경할 수는 없음

Java Call by Value 예시

public class Test {

    public static void swap(int x, int y) {
        int temp = x;
        x = y;
        y = temp;
        }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;

        System.out.println("swap() 호출 전 : a = " + a + ", b = " + b);
        swap(a, b);
        System.out.println("swap() 호출 후 : a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

a, b 변수가 swap 함수를 호출한 후, 서로 값이 바꼈을 거라 기대할 수 있지만, 결과는 그렇지 않다.

swap() 호출 전 : a = 10, b = 20
swap() 호출 후 : a = 10, b = 20

메모리 구조 상에서 이를 자세히 보면 아래와 같다.

main함수에서 swap 함수를 호출할 때, 변수 x, y가 a, b의 값을 각각 복사해서 갖고 있게 되고, 서로 값 교환을 수행하게 된다. 그러나 이는 swap 함수 내에서 사용되는 x, y에만 적용되고 swap함수가 종료된 후에도 a, b는 값 변경 없이 그대로 10, 20을 갖고 있다.

직접 값을 가지고 있는 primitive type이라 그런가?, Reference Type은 다르지 않을까?

public class Test {

    public static void swap(String x, String y) {
        String temp = x;
        x = y;
        y = temp;
        }

    public static void main(String[] args) {
        String a = "Red";
        String b = "Blue";

        System.out.println("swap() 호출 전 : a = " + a + ", b = " + b);
        swap(a, b);
        System.out.println("swap() 호출 후 : a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

int로 테스트했던 코드와 동일하되, 변수 타입만 String으로 변경했다. (String은 Reference Type)

swap() 호출 전 : a = Red, b = Blue
swap() 호출 후 : a = Red, b = Blue

이 또한 메모리 구조를 살펴보면 다음과 같다.

초기 main 함수의 변수인 a, b가 각각 Red, Blue의 주소값을 가지고 있을 때, swap()을 호출하면 x, y는 각각 a, b가 갖고 있던 주소값인 Red와 Blue를 가리키는 주소값을 복사한다. (주소값을 복사한다는 것에 주의)

이후 swap함수에서 변경이 일어나면 x, y가 각각 가리키는 주소값 교환만 일어날 뿐 a, b가 갖고 있는 주소값에는 변동이 없다.

이 상태에서, swap()이 끝나고 main()으로 돌아오면 여전히 a, b 는 각각 Red, Blue를 가리키고 있다. 교환이 일어나지 않은 것이다. 이는 x, y가 각각 주소값을 복사하는 Call by Value 방식으로 swap()함수가 호출됐기 때문이다.

만약 Call by Reference 방식으로 동작한다면, x와 y는 각각 a, b의 주소값을 받아 x = a, y = b 이고 swap 안에서 값이 바뀌므로 수행된 이후에도 a, b가 바뀌어 있을 것이다. 주소값을 그대로 호출하는 것은 C/C++ 에서 포인터가 존재했기에 가능하지만 Java에서는 이를 그대로 구현하는 것이 불가능하다.

그러나, 이와 유사하게 효과를 내는 방법은 있다.

public class Test {
    int value;

    public Test(int value) {
        this.value = value;
    }

    public static void swap(Test x, Test y) {
        int temp = x.value;
        x.value = y.value;
        y.value = temp;
        }

    public static void main(String[] args) {
        Test a = new Test(10);
        Test b = new Test(20);

        System.out.println("swap() 호출 전 : a = " + a.value + ", b = " + b.value);
        swap(a, b);
        System.out.println("swap() 호출 후 : a = " + a.value + ", b = " + b.value);
    }
}

swap() 호출 전 : a = 10, b = 20
swap() 호출 후 : a = 20, b = 10

이번에는 값이 교환된 것을 볼 수 있다.

Heap area에 있는 값 자체를 바꿔서 마치 call by reference가 이뤄진 것처럼 보이게 하는 것이다.

정리

• Call by Value? 값에 의한 호출

• Call by Reference? 레퍼런스에 의한 호출

Call by value의 경우, 데이터 값을 복사해서 함수로 전달하기 때문에 원본의 데이터가 변경될 가능성이 없다. 하지만 인자를 넘겨줄 때마다 메모리 공간을 할당해야해서(Stack) 메모리 공간을 더 잡아먹는다.

Call by reference의 경우 메모리 공간 할당 문제는 해결했지만, 원본 값이 변경될 수 있다는 위험이 존재한다.

Quiz

• Call by Reference, Call by Value의 차이점은?

출처

• 신입 개발자 전공 지식 & 기술 면접 백과사전
• Call by value와 Call by reference
• 자바 Call by value Call by reference

Qiuz 답안

• Call by Reference, Call by Value의 차이점은?

Call by Value = 값에 의한 호출
Call by Reference? 레퍼런스에 의한 호출

Call by value의 경우, 데이터 값을 복사해서 함수로 전달하기 때문에 원본의 데이터가 변경될 가능성이 없다. 하지만 인자를 넘겨줄 때마다 메모리 공간을 할당해야해서(Stack) 메모리 공간을 더 잡아먹는다.

Call by reference의 경우 메모리 공간 할당 문제는 해결했지만, 원본 값이 변경될 수 있다는 위험이 존재한다.