4강. 참조와 포인터 선택 기준: 별칭, null 가능성, 함수 인자 설계

?이번 강의에서 해결할 문제

모든 인자를 포인터로 받으면 호출자는 null 가능성과 소유권을 추측해야 합니다. 모든 인자를 const T&로 받으면 작은 값도 불필요하게 간접 접근하고 수정 의도도 숨습니다. 전달 방식은 빠르다는 소문이 아니라 API의 의미를 표현해야 합니다.

✓학습 목표

✓이 강의를 마치면

• 참조를 기존 객체의 별칭으로 설명합니다.
• 값, const T&, T&, T*의 계약을 비교합니다.
• 반환과 인자에서 소유권과 null 가능성을 드러냅니다.

◇먼저 알아야 할 핵심 개념

참조는 일반적으로 이미 존재하는 객체의 별칭으로 사용합니다. 정상적인 참조는 null을 표현하지 않고 다른 객체로 재지정하지 않습니다. 포인터는 주소 값이므로 nullptr를 가질 수 있고 다른 주소를 다시 저장할 수 있습니다. 둘 다 비소유로 사용할 수 있으므로 대상 수명은 별도 계약입니다.

의도	추천 형태	호출자가 읽는 계약
작은 값 입력	int amount	독립 값, 수정 영향 없음
필수 읽기 전용 큰 값	const Task& task	반드시 존재, 복사 없음
필수 수정 대상	Task& task	반드시 존재, 원본 수정
선택적 비소유 대상	Task* task	null 가능, 소유하지 않음
단일 소유권 이전	std::unique_ptr<Task>	호출 대상이 소유권을 넘김

§왜 이 문제가 위험한가

선택적 포인터를 검사하지 않으면 null 역참조가 되고, 참조나 포인터를 장기 저장하면 호출자가 먼저 파괴할 수 있습니다. const T&를 멤버로 무심코 저장하는 것도 같은 댕글링 위험이 있습니다. 전달 문법만 맞아도 수명 계약이 틀리면 안전하지 않습니다.

§가장 작은 예제로 시작하기

parameter_contracts.cpp

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <string>

struct Task {
    std::string name;
    int priority{};
};

void raisePriority(Task& task, int amount) {
    task.priority = std::max(0, task.priority + amount);
}

void printTask(const Task& task) {
    std::cout << task.name << ':' << task.priority << '\n';
}

void printSelected(const Task* task) {
    if (task == nullptr) {
        std::cout << "none\n";
        return;
    }
    printTask(*task);
}

int main() {
    Task build{"build", 2};
    raisePriority(build, 1);
    printTask(build);
    printSelected(nullptr);
}

§코드 한 줄씩 이해하기

1. raisePriority의 Task&는 원본 수정이 필수임을 표현합니다.
2. amount는 작은 독립 값이라 값 전달이 단순합니다.
3. printTask는 필수 읽기 전용 객체를 const Task&로 받습니다.
4. printSelected는 선택 결과가 없을 수 있어 const Task*를 받습니다.
5. 어느 raw pointer도 파괴 책임을 갖지 않습니다.

§실행 결과와 메모리·동작 흐름

build.priority는 2에서 3으로 바뀌고 첫 줄에 build:3이 출력됩니다. 두 번째 호출은 대상이 없어 none을 출력합니다. 모든 참조와 포인터는 main의 build 수명 안에서만 사용되고 저장되지 않습니다.

✎단계별 실습

✎직접 실습

실습 목표

같은 기능을 값·참조·포인터로 설계하고 호출 계약을 비교합니다.

시작 전 상태와 실행 방법

위 예제를 빌드하고 각 함수 호출 전후 build.priority를 기록합니다.

1단계: 최소 코드 작성

raisePriority와 printTask를 작성해 build:3을 출력합니다.

2단계: 값 또는 조건을 바꿔 결과 비교

amount를 -10으로 바꿔 우선순위가 0 아래로 내려가지 않는지 확인합니다.

3단계: 작은 기능 확장

bool rename(Task& task, const std::string& name)을 만들고 빈 이름이면 수정하지 않게 합니다.

4단계: 스스로 해결하기

“작업이 없을 수 있는 조회”, “필수 작업 수정”, “새 작업 생성” API를 각각 포인터·참조·값 반환으로 설계하고 이유를 적습니다.

막혔을 때

• const 오류는 수정하려는 함수와 읽기 전용 계약이 충돌하는지 확인합니다.
• 포인터 호출에는 주소 연산자 &가 필요할 수 있지만 참조 호출 문법은 값과 같습니다.
• 반환한 참조가 지역 객체를 가리키지 않는지 확인합니다.

!흔한 실수와 해결 방법

!자주 하는 실수

• 모든 큰 객체를 참조로 저장: 호출 뒤 수명이 끝나면 댕글링입니다. 장기 보관은 값이나 명시적 소유권으로 합니다.
• 참조가 항상 더 빠르다고 가정: 작은 타입은 값 전달이 단순하고 최적화하기 쉽습니다.
• 포인터 인자에서 소유권 이전을 암묵적으로 기대: 스마트 포인터 타입이나 반환 계약으로 명시합니다.

§언제 사용하고 언제 피할까

필수 입력은 값 또는 참조, 선택 입력은 포인터, 소유권 이전은 스마트 포인터나 값으로 표현합니다. 성능은 프로파일링으로 확인하되 먼저 호출자가 오해할 수 없는 계약을 만듭니다.

§게임 개발 연결

필수 설정, 수정 대상 상태, 선택된 대상은 서로 다른 API 계약입니다. 엔진과 무관하게 null 가능성과 수명 책임이 시그니처에 보여야 합니다.

?이해 점검 질문 3개

1. 참조와 포인터가 null 표현과 재지정에서 어떻게 다른가요?
2. const T&를 클래스 멤버로 저장할 때 어떤 수명 문제가 생길 수 있나요?
3. 소유권 이전을 raw pointer보다 unique_ptr 값으로 표현하면 무엇이 명확해지나요?

■핵심 요약

■핵심 요약

전달 방식은 필수성, 수정 여부, 선택성, 소유권과 비용을 함께 표현합니다. 타입만 보고 호출 계약을 읽을 수 있게 설계합니다.

§다음 강의 연결

5강. 동적 할당의 문제에서 raw pointer가 소유권까지 맡을 때 생기는 누수와 이중 해제를 분석합니다.