자바에 Call By Value만 있는 이유

자바에는 Call by Reference가 없고 Call by Value만 있다. 이유를 C++이랑 비교해서 알아보았다. 우선 Call by Value, Call by Reference이란 다음과 같다.

Call by Value와 Call by Reference이란?

Call by Value : 값을 넘겨주는 호출 방식
Call by Reference : 참조에 의한 호출 방식

이 두 가지 방식은 매개변수로 전달받을 경우 다르게 동작한다. 매개변수로 전달받았을 때 Call by Value는 값을 복사해서 처리하여, 전달받은 값을 변경해도 원본은 바뀌지 않는다. 반면 Call by Reference는 직접적인 참조를 넘기므로 전달받은 값을 변경하면 원본도 변경된다.

C++의 경우, 일반 변수는 Call by Value, 참조형은 Call by Reference이다. 반면 Java는 기본/참조 자료형 모두 Call by Value이다.

자바는 C++과 다르게 포인터가 없기 때문에 참조를 넘기는 Call by Reference 방식을 구현할 수 없다.

그럼 왜 자바는 포인터를 사용하지 않을까❓

자바에 포인터가 없는 이유

🌟 Java에 포인터가 없는 이유는 JVM의 GC와 관련있다.

C++과 Java의 메모리 관리

C++은 개발자가 포인터에 임의의 메모리 주소를 할당할 수 있다. 개발자가 잘못된 주소값을 할당할 수도 있고, 그 책임은 개발자의 몫이다.

반면 자바에서는 주소값 처리를 개발자가 아닌 JVM이 한다. 즉 개발자가 직접 참조자료형에 임의의 메모리 주소를 저장하지 못한다. 개발자가 객체 생성 시, JVM이 알아서 객체는 heap영역에 생성하고 주소값은 stack영역에 할당한다.

자바에 포인터가 없는 이유 - GC

아래는 Integer x = new Integer(10); 으로 초기화해주었을 때의 메모리 영역이다. JVM에 의해 ‘알아서’ 객체는 heap 영역에 생성되고, 주소값은 stack 영역에 저장된다.

JVM의 GC가 알아서 메모리를 관리한다. 이때 객체는 heap영역 내부에서 계속 이동하고, 따라서 주소값이 계속 바뀐다.(그림처럼)

만약 포인터를 사용한다면, 실제 객체는 주소값이 바뀌었는데 개발자가 이전 주소값으로 접근할 수 있다. 즉, 의도치 않게 다른 객체에 접근할 위험이 있다. 이렇게 GC 과정에서 주소값이 바뀌기 때문에, 자바에선 개발자가 직접 주소값을 할당하는 포인터를 사용하지 않는다.

따라서 포인터가 없기에 자바에는 Call By Reference가 없다. (Call By Reference = 직접적인 참조를 넘기는 호출 방식)

C++의 Call By Value와 Call By Reference

C++에서는 값을 넘기는 Call By Value와 포인터(참조)를 넘기는 Call By Reference가 모두 쓰인다.

// 1. call by value
void Swap(int x, int y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}

int main()
{
int a = 111;
int b = 222;

    Swap(a, b); // swap함수 외부에서는 변경이 반영X
    cout << "a : " << a << endl; // 111
    cout << "b : " << b << endl; // 222

}

// 2. call by reference
void Swap(int *a, int *b)
{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}

int main()
{
int a = 111;
int b = 222;

    Swap(&a, &b); // swap함수 외부에서도 변경이 반영된다
    cout << "a : " << a << endl; // 222
    cout << "b : " << b << endl; // 111

}

Java의 Call By Value

자바에는 Call By Value만 있다. 아래와 같이 swap() 함수를 작성할 경우, 기본/참조 자료형 모두 원본 객체가 변경되지 않는다.

값이 복사되어 전달되기에 swap() 함수 내부에서만 처리되고 swap() 함수 외부에서는 변화가 없다.

// 1. 기본 자료형 swap할 때
public class Test {

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

    public static void main(String[] args) {
        int a = 111;
        int b = 222;
        swap(a, b);
        System.out.println(a); // 111
    System.out.println(b); // 222
    }

}

// 2. 참조 자료형 swap할 때
public class Test {

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

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = new Integer( 111 );
        Integer b = new Integer( 222 );

        swap(a, b); // 주소값만 복사되어서 swap 함수 밖에서는 적용X
        System.out.println(a); // 111
    System.out.println(b); // 222
    }

}

자바에서도 Call By Reference 흉내는 낼 수 있다.

참조 자료형은 주소값을 복사해 넘기기 때문에 해당 주소값으로 원본 객체에 접근할 수 있다. 아래처럼 swap() 함수 내부에서 원본 객체를 변경시키는 코드를 작성할 수도 있다.

단, 이렇게 멤버 필드를 직접 접근하여 변경시키는 코드는 멤버 필드가 많아졌을 경우에는 구현하기 어려워진다.

⇒ 따라서 Call By Reference와 완전 똑같이 구현할 수 있다고 보기는 어렵다!!

// 3. Call by Reference처럼 사용하기
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(111);
        Test b = new Test(222);

        swap(a, b); // swap 함수 안에서 참조해서 데이터 변경할 경우, 외부에서도 반영됨
        System.out.println(a); // 222
    			System.out.println(b); // 111
    }
}

정리하면

Java는 GC 과정에서 객체의 주소값이 계속 바뀌기 때문에, 개발자가 주소값을 임의로 할당하면 위험할 수 있다. 객체의 주소값이 바뀌었는 데, 개발자가 이를 모르고 이전 주소값으로 다른 객체에 접근할 수 있기 때문이다. 따라서 자바에는 포인터가 없다.

자바는 메모리 관리를 개발자가 못하고 JVM이 ‘알아서’ 한다. 포인터를 안 쓰기 때문에, Call By Reference가 없다. Call By Value 방식만 있다.

C++은 메모리 관리를 개발자가 한다. 포인터를 사용하기에 포인터(참조)를 매개변수로 넘겨주는 Call By Reference를 사용한다.

Reference

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sooyoungh

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