[C#] Class와 Struct의 차이

Microsoft 공식 문서를 참고하여 따로 공부하면서 정리한 글입니다. 😀

개요

Struct와 Class는 데이터를 그룹으로 묶는 방법으로서 유용하게 사용된다.
이 둘의 차이점은,

• Struct는 값 타입(value)이며 Stack에 할당되고 값으로 복사된다.
• Class는 참조 타입(reference)이며 Heap에 할당되고 참조로 전달된다.

이 둘의 차이점을 기본으로 하여 더 자세하게 알아보며
상황별로 어떤 타입을 사용해야 메모리 관리 등 성능 측면에서 유리하게 적용될지 알아보려고 한다.

할당 방식

• new()

  일반적으로 사용자 지정 Class를 만들어 사용할때 new()를 통해 인스턴스는 Heap에 할당되고 참조로 다루어 진다.

  Struct를 선언할 때도 new()를 사용하는 것을 볼 수 있는데 그러면 Struct도 참조 타입이라고 볼 수 있을까?

  아래 예시를 보도록 하자.

  public struct MyInfoStruct
  {
      public int Id = 1;
      public int Age = 10;
  
      // C#10 이후 부터 Struct도 Class 처럼 매개변수 없이 기본 생성자 형태로 사용 가능
      // 대신 모든 변수가 초기화 되어야 함
      public MyInfoStruct(){}
  }
  
  public class MyInfoClass
  {
      public int Id;
      public int Age;
  
      // Class는 필요에 따라 초기화 가능
      //기본 0으로 초기화
      public MyInfoClass(){}
  }
  
  class Program
  {
      static void Main(string[] args)
      {
          MyInfoStruct structInfo = new();
          MyInfoClass classInfo = new();
      }
  }
  

  

  둘다 new()를 사용하여 쉽게 예상했던 결과가 나온 것을 볼 수 있다.
  더 자세히 알아보기 위해 IL(중간 언어)로 디스어셈블한 결과를 보자.

  

  똑같이 new()를 사용하였지만 Struct의 경우 생성자를 단순히 call 했지만
  Class의 경우 newobj 즉, Heap에 할당하여 생성 되는것을 알 수 있다.

• 예외 상황

  Struct는 Stack영역에, Class는 Heap 영역에 할당 된다는 것을 알았을때
  만약 Class 안에 Struct를 담고 있는 경우 각자의 영역에 할당 될까?

  아래 예시를 보도록 하자.

   public struct MyInfoStruct
   {
       public int Id;
       public int Age;
  
       public MyInfoStruct()
       {
           Id = 1;
           Age = 10;
       }
   }
  
   public class MyInfoClass
   {
       public int Id;
       public int Age;
  
       //어떤 영역에 할당 될까?
       MyInfoStruct structInfo = new();    
   }
  
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           MyInfoClass classInfo = new();
       }
   }
  

  다음과 같이 발생한다.
  

  Class 안에 Struct를 선언하면 Struct는 Class 객체의 일부로 간주되어 메모리에 저장 된다.
  이때 Class의 인스턴스가 제거되면 그 안에 포함된 Struct도 함께 제거된다.

어떻게 사용할까

해제 방식

• Stack에 할당되는 Struct는 인스턴스 사용이 끝나면 자동으로 메모리에서 해제된다.

• Heap 에 할당되는 Class는 C#의 가비지 콜렉터(GC)에 의해 관리되며, 더 이상 사용되지 않을 때 자동으로 메모리에서 해제된다.

  • 즉, 생명 주기는 해당 인스턴스를 참조하는 모든 참조들이 없어질 때 까지 유지된다.

정리

• Struct는 주로 작은 크기의 데이터를 표현하고, 불변성을 유지해야 할때 사용한다.

  • Stack 메모리는 크기 제한이 있어 많이 사용할 경우 StackOverFlow가 발생(C#에서는 최대 16Byte 까지 가능)
  • Class로 작은 크기의 데이터를 만들 경우 Heap에 할당된 메모리는 가비지 콜렉터(GC)에 의해 정리되는데 가비지 콜렉터(GC)가 처리해야할 양이 많아지면 성능저하가 발생한다.(이 경우 Class 보단 Struct 권장)

• Class는 크거나 복잡한 데이터를 다룰 때 사용한다.

  • Struct 에 비해 상속이라는 것이 가능하기 때문에 더 다양한 구조를 만들 수 있다.
  • Class를 사용하여 가비지 콜렉터(GC)의 처리 양이 많아지면 프로그래머가 메모리 사용 패턴과 가비지 생성을 최적화 하는 것이 중요하다.

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📚 혼자 공부하면서 기록한 공간입니다. 오류나 틀린 부분이 있을 경우 
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