Call by Value와 Call by Reference

값에 의한 호출(Call by Value)은 메서드를 호출할 때 인자의 값을 복사해서 전달하는 방식이고, 참조에 의한 호출(Call by Reference)은 변수 자체에 대한 별칭을 전달해 호출자 쪽 변수까지 바꿀 수 있는 방식이다. 자바는 기본형이든 참조형이든 언제나 값에 의한 호출만 사용하며, 참조형의 경우 객체가 아니라 객체를 가리키는 참조값이 복사되어 전달된다. 이 구분을 정확히 이해해야 메서드 안에서 매개변수를 조작했을 때 어떤 변화가 호출자에게 보이는지 예측할 수 있다.

두 방식의 개념

값에 의한 호출에서는 호출 시점에 인자의 현재 값이 매개변수로 복사된다. 이후 메서드 안에서 매개변수를 아무리 바꿔도 원본 변수는 영향을 받지 않는다. 반면 참조에 의한 호출에서는 매개변수가 호출자 변수의 별칭(alias)이 되므로, 매개변수에 새 값을 대입하면 호출자의 변수도 함께 바뀐다. C++의 참조 매개변수나 C#의 ref 키워드가 진짜 참조 호출의 예다. 자바에는 이런 문법이 존재하지 않는다.

자바는 왜 항상 Call by Value인가

자바에서 참조형 변수에 저장된 것은 객체 그 자체가 아니라 힙(heap)에 있는 객체의 위치를 가리키는 참조값이다. 메서드를 호출하면 이 참조값이 복사되어 새 스택 프레임의 지역 변수 배열에 들어간다. 즉 호출자와 피호출자는 같은 객체를 가리키는 서로 다른 두 개의 참조를 갖는다.

그래서 두 가지 결과가 갈린다. 복사된 참조를 통해 객체의 내부 상태를 바꾸면 같은 객체를 보고 있는 호출자에게도 변화가 보인다. 그러나 매개변수에 새 객체를 대입하는 것은 복사본을 다른 곳으로 돌려 놓는 일일 뿐이라 호출자의 참조에는 아무 영향이 없다. 이 두 번째 성질 때문에 자바를 참조 호출이라고 부르면 틀린 설명이 된다.

코드로 확인하기

class Box {
    int value;
    Box(int value) { this.value = value; }
}

public class PassingDemo {
    static void reassign(Box b) {
        b = new Box(999);      // 복사된 참조만 새 객체로 바뀐다
    }

    static void mutate(Box b) {
        b.value = 999;         // 같은 객체의 상태를 바꾼다
    }

    static void swap(Box x, Box y) {
        Box tmp = x;           // 복사본끼리만 교환된다
        x = y;
        y = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Box box = new Box(1);
        reassign(box);
        System.out.println(box.value); // 1, 원본 참조는 그대로다

        mutate(box);
        System.out.println(box.value); // 999, 객체 상태 변경은 보인다

        Box a = new Box(1), b = new Box(2);
        swap(a, b);
        System.out.println(a.value + " " + b.value); // 1 2, 교환 실패
    }
}

swap 메서드가 실패하는 것이 자바가 값 호출이라는 결정적 증거다. 진짜 참조 호출 언어라면 호출자 쪽 a와 b가 서로 바뀌었을 것이다. 자바에서 두 변수를 교환하려면 배열이나 컨테이너 객체에 담아 그 내부를 바꾸는 우회가 필요하다.