2. C#의 데이터 형식(값 형식, 참조 형식), 메모리(스택, 힙)

출처https://youtu.be/GvUMF_UM8jU

 

데이터 형식

(1) 기본 데이터 형식 : 정수 형식(char/uchar, signed byte/byte, short/ushort, int/uint), 부동 소수형식(float, double)

(2) 복합 데이터 형식 : 클래스, 구조체, 인터페이스 etc

변수 : 메모리 쪽에서 보면 변수란 "데이터를 담는 일정 크기(데이터 형식에 따라 결정됨)의 공간"이라는 의미를 갖는다.

데이터를 저장할 수 있는 메모리 공간(유형과 크기가 정해져 있어야함), 코드에서 이름(식별자)을 붙여 사용

 

기본 데이터 형식에도 값 형식과 참조 형식이 있고, 복합 데이터 형식에도 값 형식과 참조 형식이 있다.

 

변수를 선언한다(컴파일러에게) : "이 변수에 필요한 메모리 공간을 예약해달라."

선언된 변수에는 대입 연산자를 통해 데이터를 입력할 수 있다.

선언과 데이터 할당을 동시에 할 수 있다.

초기화 : 초기화란, 변수에 최초의 데이터를 할당하는 것을 의미한다. 

변수를 선언한 후 아무 데이터도 입력하지 않으면 C나 C++에서는 쓰레기 데이터가 들어간다.

C#에서는 이런 문제를 방지하도록 초기화되지 않은 변수가 있으면 컴파일러가 에러를 뿜으면서 실행 파일을 만들어주지 않는다. 그러므로 보통 0으로 초기화해준다. 

 

메모리영역(스택 vs 힙) 

 

스택(Stack) (값 형식과 관련이 있음) "마치 게으른 프로그래머의 책상 위에 쌓여 있는 책 더미와 같은 구조"

먼저 쌓은 책일수록 아래에 있고 나중에 쌓은 책일수록 위에 있어, 제일 아래에 있는 책을 꺼내려면 위에 쌓여 있는 모든 책을 걷어내듯이, 스택이 동작함.

- 데이터를 쌓아 올리는 구조의 메모리

- 나중에 쌓인 데이터를 먼저 제거

- 처음에 쌓인 데이터를 나중에 제거

- 쌓인 순서의 역순으로 필요없는 데이터를 자동으로 제거(자동 메모리)

 

힙(Heap) (참조 형식과 관련이 있음) "스택처럼 저장된 데이터를 스스로 제거하는 매커니즘X,

대신에 청소부(CLR의 가비지 컬렉터)를 고용" 가비지 컬렉터는 프로그램 뒤에 숨어 동작하면서 힙에 더이상 사용하지 않는 객체가 있으면 그 객체를 쓰레기로 간주하고 수거하는 기능을 한다.

- 자유롭게 데이터를 저장할 수 있는 메모리

- 별명 : 자유저장소(Free Store)

스택 메모리 영역이 있는데 굳이 가비지 컬렉터가 필요한 힙 영역을 사용하는 이유 :

스택에 쌓인 데이터들은 자신이 태어났던 고향(코드 블록)이 종결되는 시점에 함께 제거된다.(스택의 특성이자 한계)

코드블록 종결 시점과 상관없이 데이터를 유지하고 싶을 떄,

언제까지라도 프로그래머가 원한다면 데이터를 살릴 수 있는 또 다른 메모리 영역을 CLR이 제공하는 것이다.

 

힙 위에 데이터를 올려놓으면 코드 블록 종결 시점과 상관없이 데이터는 생명을 유지한다.

이 데이터는 프로그래머가 더 이상 사용하지 않는 쓰레기가 되었을 때 가비지 컬렉터가 수거해서 버린다.(메모리에서 사라짐)

참조 형식의 변수는 힙과 스택을 함께 이용하는데,  힙 영역에는 데이터를 저장하고 스택 영역에는 데이터가 저장된 힙 메모리의 주소를 저장한다. 

데이터를 직접 저장하는 대신 실제 데이터가 저장된 메모리의 주소를 "참조"한다고 해서 "참조 형식"

 

 

 

값 형식은 변수가 값을 담는 데이터 형식을 말하고,

참조 형식은 변수가 값 대신 값이 있는 곳의 위치(참조)를 담는 데이터 형식을 말한다. 

 

값 형식(Value Type)

- 메모리에 값을 담는 데이터 형식

- 스택에 할당(즉, 자동으로 제거됨)

- 기본 데이터 형식과 구조체가 여기에 해당

- 값 형식의 변수는 모두 스택에 저장된다.

코드 블록 안에서 생성된 모든 값 형식의 변수들은 프로그램 실행이 중괄호를 만나면 메모리에서 제거된다.

{//코드 블록 시작
	int a = 100;
    int b = 200;
    int c = 300;
}//코드 블록 끝

위 코드에 선언된 세 변수 a,b,c는 차례대로 스택에 쌓였다가 코드 블록이 끝나면서 스택에서 걷혀 제거된다. 

아래 캡쳐는 앞의 코드가 한 줄씩 실행될 때마다 스택 메모리에 데이터가 적재되었다가 걷혀나가는 과정을 보여준다. 

a,b,c 순서대로 선언초기화 했다면

c,b,a 순서대로 걷혀나간다. 

참조형식(Reference Type)

- 메모리에 다른 변수의 주소를 담는 데이터형식

- 힙에 할당

(가비지 콜렉터에 의해 제거됨 : 힙을 참조하는 변수가 아무 것도 없을 때 힙에 담긴(저장된) 데이터를 쓰레기 취급!)

- 복합 데이터 형식

(기본+복합: 덩치가 크므로 힙에 할당해놓고 스택에서는 주소를 가리키게 함)과 클래스 등이 여기에 해당

 

https://youtu.be/GvUMF_UM8jU

한줄 요약:

스택은 변수의 생명 주기(코드 블럭)가 다 하면 자동으로 데이터를 제거하고,

힙은 더 이상 데이터를 참조하는 곳이 없을 때 가비지 컬렉터가 데이터를 치워주는 구조의 메모리 영역이다.