C＃의 박싱과 언박싱(Boxing and Unboxing)
Boxing과 Unboxing이란?
Boxing과 Unboxing은 C#에서 값 타입(Value Type)과 참조 타입(Reference Type) 간의 변환에 대한 개념입니다.
이 변환은 유연성과 타입 안정성을 제공하면서도 성능에 영향을 미칠 수 있습니다
간략하게, 박싱(Boxing) 이란, 값 타입(Value Type)을 참조 타입(Reference Type)으로 변환하는 것을 의미합니다.
언박싱(Unboxing) 이란, Boxing 했던 참조 타입(Reference Type)을 다시 값 타입(Value Type)으로 변환(복귀)하는 것을 의미합니다.
이를 가능하게 하는 것이 object 타입이라는 최상위 부모 객체가 존재하기 때문입니다.
object 타입이란?
C#에서 object 타입은 모든 데이터 타입의 최상위 클래스이며 System.Object 클래스의 별칭입니다.
모든 클래스와 데이터 타입은 object로부터 상속받습니다. 따라서 C#의 모든 타입은 object 타입으로 참조될 수도 있습니다.
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object myObject = "Hello, World!";
object anotherObject = 123;
object yetAnotherObject = new DateTime(2023, 1, 1);
Boxing
Boxing은 값 타입(Value Type)을 참조 타입(Reference Type)으로 변환하는 과정입니다.
이 과정은 값 타입의 데이터를 힙(Heap) 메모리에 복사하여 객체를 생성하고, 생성된 객체의 참조를 object 타입 변수에 저장하는 방식으로 이루어집니다.
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int num = 123;
object boxedNum = num; // Boxing
- 값 타입 데이터를 복사하여 힙에 할당.
- 힙에 할당된 객체의 주소를
object참조에 저장.
이 과정에서 새로운 힙 객체를 생성하고 값 타입 데이터를 복사하는 비용이 발생합니다.
Unboxing
Unboxing은 참조 타입(Reference Type)을 다시 값 타입(Value Type)으로 변환(복귀)하는 과정입니다.
이때 참조 타입 변수가 실제로 원래의 값 타입과 호환되어야 합니다.
Unboxing은 object 타입 변수에서 시작하여, 저장된 힙 객체의 값을 원래의 값 타입 변수로 복사합니다. 이 과정은 명시적 형 변환이 필요합니다.
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object boxedNum = 123;
int num = (int)boxedNum; // Unboxing
- 참조 타입 변수에서 힙 객체의 주소를 가져옴.
- 힙 객체의 값을 값 타입 변수에 복사합니다.
이 과정에서 또한 데이터 복사 비용이 발생합니다.
성능에 미치는 영향
- 메모리 할당: Boxing은 힙에 새로운 객체를 할당하므로 메모리 할당 비용이 증가합니다.
- 값 복사: Boxing과 Unboxing은 값 복사를 포함하므로, 특히 큰 값 타입의 경우 상당한 오버헤드를 초래할 수 있습니다.
- 가비지 컬렉션: 힙에 할당된 객체는 가비지 컬렉션의 대상이 되므로, 추가적인 성능 부담이 증가할 수 있습니다.
따라서, Boxing과 Unboxing의 빈번한 사용은 성능 저하의 원인이 될 수 있습니다.
Boxing과 Unboxing이 발생하는 이유
Boxing과 Unboxing은 C#에서 값 타입과 참조 타입 간의 유연한 변환을 가능하게 하며, 이로인해 다양한 방법으로 Boxing을 사용하게 될지도 모릅니다.
1. 컬렉션
ArrayList와 같은 비제네릭 컬렉션은 object 타입을 사용하므로, 값 타입을 저장할 때마다 Boxing이 발생합니다.
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ArrayList list = new ArrayList();
int num = 123;
list.Add(num); // Boxing 발생
2. 인터페이스
struct가 인터페이스를 구현할 수 있기 때문에, 값 타입인 struct를 인터페이스 타입으로 변환될 때도 Boxing이 발생합니다.
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interface IExample { }
struct ExampleStruct : IExample { }
ExampleStruct example = new ExampleStruct();
IExample interfaceExample = example; // Boxing 발생
3. 그 외
그 외에도 object타입을 사용하면 다양한 타입을 저장 할 수 있다는 편의성 때문에, object 타입을 이용하기도 합니다.
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object[] array = new object[3];
array[0] = 123;
array[1] = "test";
array[2] = false;
제네릭 컬렉션 사용
Boxing과 Unboxing을 피하기 위해 제네릭 컬렉션을 사용하는 방법을 고려할 수 있습니다.
예를 들어, ArrayList 대신 List<T>를 사용하면 Boxing과 Unboxing을 피할 수 있습니다.
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List<int> list = new List<int>();
list.Add(123); // Boxing 발생하지 않음
int num = list[0]; // Unboxing 발생하지 않음
제네릭 컬렉션이란, 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 결정하여 컴파일시에 해당 데이터 타입의 컬렉션을 만들어 주는 것을 말합니다.