C＃의 Static과 this 키워드

C#에서 static 키워드는 특정 클래스, 메서드, 필드, 속성, 생성자, 또는 다른 멤버가 클래스 수준에서 정의되도록 하기 위해 사용됩니다.

즉, static 멤버가 클래스의 특정 인스턴스에 속하지 않으며, 클래스 자체에 속하게 하여 인스턴스 없이 사용 가능하도록 합니다.

Static Class (정적 클래스)

Static Class는 클래스 수준에서 다룰 멤버들을 정의하기 위한 클래스. 즉, 인스턴스 없이 사용하기 위한 클래스를 정의합니다.
따라서, 인스턴스화할 수 없으며, 오직 static 멤버만 가질 수 있습니다.

주로 유틸리티 클래스나 확장 메서드 집합을 정의할 때 사용됩니다.

public static class MathUtilities
{
    public static int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
}
static void Main(string[] args)
{
    // MathUtilities util = new MathUtilities();  // 정적 클래스는 인스턴스화 불가.
}

또한, 정적 클래스의 멤버는 클래스 이름을 통해 직접 접근합니다.

int result = MathUtilities.Add(5, 3);

Static Field (정적 필드)

정적 필드는 클래스의 모든 인스턴스가 공유하는 단일 변수입니다.

주로 클래스 수준에서 공유되어야 하는 데이터를 저장할 때 사용됩니다.

public class StaticClass
{
    public static int counter = 0;
}

정적 필드 또한 멤버는 클래스 이름을 통해 직접 접근합니다.

int counter = StaticClass.counter;

Static Method (정적 메서드)

정적 메서드는 클래스의 인스턴스가 아닌 클래스 자체에 속하는 메서드입니다.
클래스의 특정 인스턴스와 관련이 없는 작업을 수행하거나 정적 멤버에 대한 동작을 정의할 때 사용됩니다.

이때, 인스턴스와 함께 쓰이게 될 때 주의 깊게 봐야하는게 있습니다.

public class StaticClass
{
    public static int counter = 0;
    public string Name;

    public static void IncrementCounter()
    {
        counter++;
        // Name = counter;   // Name은 인스턴스의 멤버이기 때문에 정적 메서드에서 사용할 수 없다.
    }

    public void Print()
    {
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, counter: {counter}");
    }
}

위 예제처럼, 클래스에 정적 멤버와 인스턴스 멤버(static이 아닌 멤버)가 존재할 경우, Static Method는 인스턴스 멤버에 접근할 수 없습니다.

메모리를 보면 정적 멤버와 인스턴스 멤버는 다음과 같이 존재하게 됩니다.

즉, 각 인스턴스는 서로 독립적인 인스턴스 멤버를 가지고 있고, 정적 멤버는 클래스 단위로 존재하게 됩니다.

따라서, Static Method는 인스턴스 멤버를 알 수 없기도 하고, 인스턴스 없이 호출되어야 하므로 인스턴스 멤버를 사용할 수 없습니다.

다만, 인스턴스 메서드에서는 클래스 단위로 접근 할수도 있기 때문에 정적 멤버에 접근할 수 있습니다.

this 키워드

this 키워드는 클래스의 인스턴스를 참조하는 데 사용되는 특수한 참조 변수입니다.

인스턴스 메서드 내에서, this는 현재 메서드를 호출한 객체를 가리킵니다. 이를 통해 인스턴스의 멤버(필드, 속성, 메서드 등)에 접근할 수 있습니다.

정적 메서드와 this 키워드의 관계

정적 메서드는 클래스의 인스턴스가 없어도 호출되어야 하기 때문에, 정적 메서드 내에서는 this 키워드를 사용할 수 없습니다.

따라서, this는 오직 인스턴스 메서드 내에서만 유효합니다.

public class StaticClass
{
    public static int counter = 0;
    public string Name;

    public static void IncrementCounter()
    {
        counter++;
        // this.Name = "Name" // this 키워드를 사용할 수 없다.
    }

    public void Print()
    {
        this.Name = "Name"; // this 키워드를 사용하여 인스턴스 멤버에 접근할 수 있다.
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, counter: {counter}"); // static 멤버에도 접근 가능
    }
}

위 예제에서 Print()는 인스턴스 메서드이기 때문에 this 키워드를 사용하여 인스턴스 필드와 정적 필드 모두 접근할 수 있습니다.

반면, IncrementCounter()는 정적 메서드이기 때문에 this 키워드를 사용할 수 없고, 오직 정적 필드에만 접근할 수 있습니다.

Static Constructor (정적 생성자)

정적 생성자는 클래스가 처음으로 로드될 때 실행되는 생성자입니다.

여기에서 로드라는 표현을 쓴 이유는 ‘정적 멤버를 처음 호출한 경우’나 ‘인스턴스 생성자를 통해 객체를 만들기 위해 클래스가 로드 된 경우’ 등에 그 어떤 생성자보다 먼저 실행되는 생성자이기 때문입니다.

매개변수를 가질 수 없고, 직접 호출될 수도 없습니다.

주로 클래스 수준의 초기화를 수행할 때 사용되며, 딱 한 번 호출됩니다.

public class StaticClass
{
    public static int counter = 0;

	// 정적 생성자
    static StaticClass()
    {
        Console.WriteLine("Static constructor");
    }
}

static void Main(string[] args)
{
    int counter = StaticClass.counter;  // 출력: Static constructor
    StaticClass C1 = new StaticClass(); // 출력 없음
}

요약

• 정적 클래스는 인스턴스화할 수 없으며, 오직 정적 멤버만 가질 수 있습니다.
• 정적 필드는 클래스의 모든 인스턴스가 공유하는 단일 변수입니다.
• 정적 메서드는 특정 인스턴스가 아닌 클래스 자체에 속하는 메서드입니다.
  • 정적 메서드에서 인스턴스 멤버에 접근할 수 없고, this 키워드도 사용할 수 없습니다.
• 정적 생성자는 클래스가 처음으로 로드될 때 실행되는 생성자입니다.

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참고

클래스(Class)와 백킹 필드(backing field), 그리고 base와 this