Call by reference와 Call by pointer의 차이

Call by reference와 call by pointer는 모두 호출자가 가진 객체를 함수 안에서 변경할 수 있어 비슷해 보인다. 하지만 C++ 언어에서 파라미터가 가지는 의미와 사용할 수 있는 연산은 다르다.

Pointer를 값으로 전달하기

포인터 파라미터는 주소를 저장한 포인터 객체를 값으로 전달받는다. 함수는 복사된 포인터를 역참조해 호출자의 객체를 변경할 수 있다.

void updateByPointer(int* value) {
    if (value != nullptr) {
        *value = 10;
    }
}

int number = 0;
updateByPointer(&number);

포인터 자체는 복사본이므로 함수 안에서 다른 주소를 대입해도 호출자가 가진 포인터 변수는 바뀌지 않는다.

void resetPointer(int* value) {
    value = nullptr;
}

호출자의 포인터 변수까지 바꾸려면 int** 또는 int*&처럼 별도의 간접 참조가 필요하다.

Reference로 전달하기

참조 파라미터는 호출자가 전달한 객체의 별칭으로 동작한다.

void updateByReference(int& value) {
    value = 10;
}

int number = 0;
updateByReference(number);

함수 안에서 value를 수정하면 별도의 역참조 문법 없이 원본 객체가 변경된다. 참조는 선언할 때 유효한 객체에 바인딩해야 하고, 이후 다른 객체를 가리키도록 다시 바인딩할 수 없다.

차이점

컴파일 결과가 같아도 의미는 다르다

아래 캡처에서는 단순한 reference 함수와 pointer 함수가 Clang에서 같은 어셈블리로 컴파일됐다.

특정 코드와 컴파일러에서 구현 결과가 같을 수는 있지만, 이것이 reference와 pointer의 언어 의미가 같다는 뜻은 아니다. 컴파일러는 서로 다른 언어 규칙을 같은 기계어로 최적화할 수 있다. 두 방식을 구분할 때는 어셈블리 모양보다 C++에서 허용되는 연산과 API 계약을 기준으로 봐야 한다.

구현 결과가 같을 수 있어도 소스 코드에서 표현하는 제약은 다르다.

포인터는 null 상태나 배열 순회처럼 주소 자체를 다뤄야 할 때 적합하다. 반면 반드시 존재하는 하나의 객체를 수정하고 주소 연산이 필요 없다면 참조가 의도를 더 분명하게 표현한다.

포인터 연산을 잘못 사용하면 할당된 범위를 벗어날 수 있다.

void unsafePointerAccess(int* value) {
    value[1] = 1;
}

value가 정수 하나만 가리키고 있다면 value[1]은 유효한 범위를 벗어나므로 동작이 정의되지 않는다.

정리하면 call by pointer는 포인터 값을 전달하고 그 포인터가 가리키는 객체에 접근하는 방식이다. Call by reference는 파라미터를 원본 객체의 별칭으로 바인딩하는 C++의 별도 언어 기능이다. 결과가 비슷하더라도 둘을 같은 전달 방식으로 취급하면 안 된다.