형식(C# 프로그래밍 가이드)

아티클
08/20/2008

업데이트: 2008년 7월

형식, 변수 및 값

C#은 강력한 형식의 언어입니다. 모든 변수와 상수에는 값으로 평가되는 모든 식과 마찬가지로 형식이 있습니다. 모든 메서드 시그니처에서는 각 입력 매개 변수와 반환 값의 형식을 지정합니다. .NET Framework 클래스 라이브러리는 기본 제공 숫자 형식 집합을 정의할 뿐 아니라 파일 시스템, 네트워크 연결, 개체 컬렉션 및 배열, 날짜 등의 다양한 논리 구조체를 나타내는 복잡한 형식도 정의합니다. 일반적인 C# 프로그램에서는 클래스 라이브러리의 형식뿐 아니라 프로그램의 문제 도메인과 관련된 개념을 모델링하는 사용자 정의 형식을 사용합니다.

형식에는 다음과 같은 정보가 포함될 수 있습니다.

형식의 변수에 필요한 저장 공간
나타낼 수 있는 최대값 및 최소값
포함하는 멤버(메서드, 필드, 이벤트 등)
상속하는 기본 형식
변수에 대한 메모리가 런타임에 할당되는 위치
허용되는 작업 유형

컴파일러는 형식 정보를 사용하여 코드에서 수행되는 모든 작업이 형식 안전성을 가지도록 합니다. 예를 들어 int 형식의 변수를 선언한 경우 컴파일러는 더하기 및 빼기 작업에 해당 변수를 사용하도록 허용합니다. 하지만 다음 예제와 같이 bool 형식의 변수에 대해 동일한 작업을 수행하려고 하면 컴파일러에서 오류를 생성합니다.

int a = 5;             
int b = a + 2; //OK

bool test = true;
// Error. Operator '+' cannot be applied to operands of type 'int' and 'bool'.
int c = a + test;

참고:
C 및 C++ 개발자의 경우 C#에서는 bool을 int로 변환할 수 없다는 점에 주의해야 합니다.

컴파일러는 형식 정보를 실행 파일에 메타데이터로 포함합니다. CLR(공용 언어 런타임)에서는 런타임에 메타데이터를 사용하여 메모리를 할당하고 회수할 때 형식 안전성을 보장합니다.

변수 선언에서 형식 지정

프로그램에서 변수나 상수를 선언하려면 변수나 상수의 형식을 지정하거나 var 키워드를 사용하여 컴파일러가 형식을 유추하도록 해야 합니다. 다음 예제에서는 기본 제공 숫자 형식과 복합 사용자 정의 형식을 모두 사용하는 몇 가지 변수 선언을 보여 줍니다.

// Declaration only:
float temperature;
string name;
MyClass myClass;

// Declaration with initializers (four examples):
char firstLetter = 'C';
var limit = 3;
int[] source = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
var query = from item in source
            where item <= limit
            select item;

메서드 매개 변수와 반환 값의 형식은 메서드 시그니처에 지정됩니다. 다음 시그니처에서는 입력 인수로 int를 사용하여 문자열을 반환하는 메서드를 보여 줍니다.

public string GetName(int ID)
{
    if (ID < names.Length)
        return names[ID];
    else
        return String.Empty;
}
private string[] names = { "Spencer", "Sally", "Doug" };

변수를 선언한 후에는 새 형식으로 다시 선언할 수 없으며 선언된 형식과 호환되지 않는 값을 변수에 할당할 수 없습니다. 예를 들어, int를 선언한 다음 여기에 부울 값 true를 할당할 수 없습니다. 하지만 값을 새 변수에 할당하거나 메서드 인수로 전달하는 경우에는 다른 형식으로 변환할 수 있습니다. 데이터 손실이 발생하지 않는 형식 변환은 컴파일러에서 자동으로 수행됩니다. 데이터 손실이 발생할 수 있는 변환을 수행하려면 소스 코드에서 캐스팅을 수행해야 합니다.

자세한 내용은 캐스팅 및 형식 변환(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

기본 제공 형식

C#은 정수, 부동 소수점 값, 부울 식, 텍스트 문자, 10진수 값 및 기타 데이터 형식을 나타내는 기본 제공 숫자 형식의 표준 집합을 제공합니다. 또한 string 및 object 형식도 기본 제공 형식입니다. 이러한 기본 제공 형식은 모든 C# 프로그램에서 사용할 수 있습니다. 기본 제공 형식에 대한 자세한 내용은 형식 참조 표(C# 참조)를 참조하십시오.

사용자 지정 형식

struct, class, interface 및 enum 구문을 사용하여 고유한 사용자 지정 형식을 만들 수 있습니다. .NET Framework 클래스 라이브러리 자체는 Microsoft에서 제공한 사용자 지정 형식의 컬렉션으로, 사용자 고유의 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다. 기본적으로 클래스 라이브러리에서 가장 자주 사용되는 형식은 모든 C# 프로그램에서 사용할 수 있습니다. 나머지 형식은 형식이 정의된 어셈블리에 프로젝트 참조를 명시적으로 추가한 경우에만 사용할 수 있습니다. 컴파일러에 어셈블리에 대한 참조가 있으면 소스 코드에서 해당 어셈블리에 선언된 형식의 변수 및 상수를 선언할 수 있습니다. 자세한 내용은 .NET Framework 클래스 라이브러리를 참조하십시오.

공용 형식 시스템

.NET Framework의 형식 시스템에 대한 두 가지 기본적인 사항을 알고 있어야 합니다.

상속의 원칙이 지원됩니다. 형식은 기본 형식이라는 다른 형식에서 파생될 수 있습니다. 약간의 제한이 따르지만 파생 형식은 기본 형식의 메서드, 속성 및 기타 멤버를 상속합니다. 파생 형식이 상속 계층 구조의 두 기본 형식의 멤버를 상속하는 경우 기본 형식은 일부 다른 형식에서 파생될 수 있습니다. System.Int32(C# 키워드: int)와 같은 기본 제공 숫자 형식을 비롯한 모든 형식은 궁극적으로 System.Object(C# 키워드: object)라는 단일 기본 형식에서 파생됩니다. 이 통합 형식 계층 구조를 CTS(공용 형식 시스템)라고 합니다. C#의 상속에 대한 자세한 내용은 상속(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.
CTS의 각 형식은 값 형식이나 참조 형식으로 정의되어 있습니다. 여기에는 .NET Framework 클래스 라이브러리의 모든 사용자 지정 형식과 사용자 고유의 사용자 정의 형식이 포함됩니다. struct 키워드를 사용하여 정의한 형식은 값 형식이며 모든 기본 제공 숫자 형식은 structs입니다. class 키워드를 사용하여 정의한 형식은 참조 형식입니다. 참조 형식과 값 형식의 컴파일 타임 규칙은 서로 다르며 런타임 동작도 서로 다릅니다.

다음 그림에서는 CTS에서 값 형식과 참조 형식 간의 관계를 보여 줍니다.

CTS의 값 형식과 참조 형식

값 형식과 참조 형식

참고:
가장 일반적으로 사용되는 형식은 System 네임스페이스에 구성되어 있다는 것을 알 수 있습니다. 하지만 형식이 포함된 네임스페이스는 값 형식인지 참조 형식인지와는 관계가 없습니다.

값 형식

값 형식은 System.Object에서 파생된 System.ValueType에서 파생됩니다. System.ValueType에서 파생된 형식은 CLR에서 특수하게 동작합니다. 값 형식 변수는 값을 직접 가지고 있습니다. 즉, 값이 선언된 컨텍스트와 상관없이 메모리가 인라인으로 할당됩니다. 값 형식 변수의 경우 별도의 힙 할당이나 가비지 수집 오버헤드가 없습니다.

값 형식에는 구조체와 열거형이라는 두 가지 범주가 있습니다.

기본 제공 숫자 형식은 struct이며 다음과 같이 액세스할 수 있는 속성과 메서드를 가집니다.

// Static method on type Byte.
byte b = Byte.MaxValue();

그러나 간단한 비집계 형식처럼 형식을 선언하고 값을 형식에 할당할 수 있습니다.

byte num = 0xA;
int i = 5;
char c = 'Z';

값 형식은 봉인됩니다. 즉, 구조체는 System.ValueType에서만 상속할 수 있으므로 System.Int32에서 특정 형식을 파생할 수 없으며 다른 사용자 정의 클래스나 구조체에서 상속하는 구조체를 정의할 수 없습니다. 그러나 구조체는 하나 이상의 인터페이스를 구현할 수 있습니다. 구조체 형식을 인터페이스 형식으로 캐스팅할 수 있지만 이 경우 관리되는 힙에서 참조 형식 개체 내부에 구조체를 래핑하는 boxing 작업이 수행됩니다. boxing 작업은 System.Object를 입력 매개 변수로 사용하는 메서드에 값 형식을 전달할 때 발생합니다. 자세한 내용은 Boxing 및 Unboxing(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

struct 키워드를 사용하여 고유한 사용자 지정 값 형식을 만들 수 있습니다. 구조체는 일반적으로 다음 예제에서와 같이 관련 변수의 작은 집합에 대한 컨테이너로 사용됩니다.

public struct CoOrds
{
    public int x, y;

    public CoOrds(int p1, int p2)
    {
        x = p1;
        y = p2;
    }
}

구조체에 대한 자세한 내용은 구조체(C# 프로그래밍 가이드)를 참조하십시오. .NET Framework의 값 형식에 대한 자세한 내용은 공용 형식 시스템의 값 형식을 참조하십시오.

값 형식의 다른 범주는 열거형입니다. 열거형은 명명된 정수 상수 집합을 정의합니다. 예를 들어, .NET Framework 클래스 라이브러리의 System.IO.FileMode 열거형에는 파일을 여는 방법이 지정된 명명된 상수 정수의 집합이 포함되어 있습니다. 이 열거형은 다음 예제와 같이 정의되어 있습니다.

public enum FileMode
{
    CreateNew = 1,
    Create = 2,
    Open = 3,
    OpenOrCreate = 4,
    Truncate = 5,
    Append = 6,
}

Create 상수의 값은 2입니다. 하지만 소스 코드를 읽는 사람에게는 이름이 훨씬 의미가 있으므로 상수 리터럴 숫자 대신 열거형을 사용하는 것이 좋습니다.

모든 열거형은 System.ValueType에서 상속하는 System.Enum에서 상속됩니다. 구조체에 적용되는 모든 규칙이 열거형에도 적용됩니다. 열거형에 대한 자세한 내용은 열거형 형식(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

참조 형식

class, delegate 또는 interface로 정의된 형식은 참조 형식입니다. 참조 형식의 변수를 선언한 경우 new 연산자를 사용하여 개체의 인스턴스를 명시적으로 만들거나 new, as shown in the following example:을 사용하여 다른 곳에서 만들어진 개체를 변수에 할당할 때까지 해당 변수는 런타임에 null 값을 갖게 됩니다.

MyClass mc = new MyClass();
MyClass mc2 = mc;

인터페이스는 인터페이스를 구현하는 클래스 개체와 함께 초기화해야 합니다. MyClass가 IMyInterface를 구현하는 경우 다음 예제에서와 같이 IMyInterface의 인스턴스를 만듭니다.

IMyInterface iface = new MyClass();

개체를 생성하면 관리되는 힙에 메모리가 할당되고 변수는 개체 위치에 대한 참조만 유지합니다. 관리되는 힙의 형식은 할당될 때와 가비지 수집으로 알려진 CLR의 자동 메모리 관리 기능에 의해 메모리가 회수될 때 모두 오버헤드가 발생합니다. 하지만 가비지 수집 역시 상당히 최적화되어 있으므로 대부분의 시나리오에서 성능 문제를 일으키지 않습니다. 가비지 수집에 대한 자세한 내용은 자동 메모리 관리를 참조하십시오.

모든 배열은 참조 형식입니다. 배열의 요소가 값 형식인 경우에도 마찬가지입니다. 배열은 System.Array 클래스에서 암시적으로 파생되지만 다음 예제와 같이 C#에서 제공하는 단순 구문을 통해 선언되고 사용됩니다.

// Declare and initialize an array of integers.
int[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// Access an instance property of System.Array.
int len = nums.Length;

참조 형식은 상속을 완전하게 지원합니다. 클래스를 만들 때 sealed로 정의되지 않은 다른 인터페이스나 클래스에서 상속할 수 있으며 다른 클래스가 사용자 클래스를 상속하고 사용자 가상 메서드를 재정의할 수 있습니다. 사용자 고유 클래스를 만드는 방법에 대한 자세한 내용은 클래스 및 구조체(C# 프로그래밍 가이드)를 참조하십시오. 상속 및 가상 메서드에 대한 자세한 내용은 상속(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

리터럴 값 형식

C#에서 리터럴 값은 컴파일러에서 형식을 받습니다. 숫자 끝에 문자를 추가하면 숫자 리터럴의 형식이 지정되는 방식을 지정할 수 있습니다. 예를 들어 4.56이라는 값이 float로 처리되도록 지정하려면 4.56f와 같이 숫자 끝에 "f" 또는 "F"를 추가합니다. 문자를 추가하지 않으면 컴파일러가 리터럴의 형식을 유추합니다. 문자 접미사를 사용하여 지정할 수 있는 형식에 대한 자세한 내용은 값 형식(C# 참조)에서 개별 형식에 대한 참조 페이지를 참조하십시오.

리터럴에 형식이 지정되고 모든 형식은 궁극적으로 System.Object에서 파생되므로 다음과 같은 코드를 작성하고 컴파일할 수 있습니다.

string s = "The answer is " + 5.ToString();
// Outputs: "The answer is 5"
Console.WriteLine(s);

Type type = 12345.GetType();
// Outputs: "System.Int32"
Console.WriteLine(type);

제네릭 형식

클라이언트 코드에서 형식의 인스턴스를 만들 때 제공하는 실제 형식(구체적 형식)의 자리 표시자로 사용되는 하나 이상의 형식 매개 변수를 사용하여 형식을 선언할 수 있습니다. 이러한 형식을 제네릭 형식이라고 합니다. 예를 들어, .NET Framework 형식 System.Collections.Generic.List<T>에는 규칙에 따라 이름 T가 지정되는 형식 매개 변수 한 개가 있습니다. 형식의 인스턴스를 만들 경우 목록에 포함될 개체의 형식을 지정합니다. 문자열을 예로 들면 다음과 같습니다.

List<string> strings = new List<string>();

형식 매개 변수를 사용하면 각 요소를 개체로 변환하지 않고도 동일한 클래스를 다시 사용하여 요소의 형식을 저장할 수 있습니다. 예를 들어, 이전 예제의 strings 개체에 정수를 추가하려는 경우 컴파일러가 컬렉션 요소의 특정 형식을 알고 있고 컴파일 타임에 오류가 발생할 수 있으므로 제네릭 컬렉션 클래스는 강력한 형식의 컬렉션이라고 합니다. 자세한 내용은 제네릭(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

암시적 형식, 익명 형식 및 Nullable 형식

앞서 설명한 것처럼 var 키워드를 사용하여 로컬 변수(클래스 멤버는 제외)에 암시적으로 형식을 지정할 수 있습니다. 변수의 형식은 마찬가지로 컴파일 타임에 결정되지만 컴파일러가 해당 형식을 제공합니다. 자세한 내용은 암시적으로 형식화된 지역 변수(C# 프로그래밍 가이드)를 참조하십시오.

경우에 따라서는 메서드 경계 외부에 저장하거나 전달하지 않는 관련 값의 단순 집합에 대해 명명된 형식을 만드는 것은 불편할 수 있습니다. 이러한 경우 익명 형식을 만들 수 있습니다. 자세한 내용은 익명 형식(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

일반 값 형식은 null 값을 가질 수 없지만 형식 다음에 ?를 추가하면 null 허용 값 형식을 만들 수 있습니다. 예를 들어 int?는 null 값을 가질 수 있는 int 형식입니다. CTS에서 null 허용 형식은 제네릭 구조체 형식 System.Nullable<T>의 인스턴스입니다. nullable 형식은 데이터베이스에서 데이터를 주고받는 경우와 같이 숫자 값이 null일 수 있는 경우에 유용하게 사용할 수 있습니다. 자세한 내용은 nullable 형식(C# 프로그래밍 가이드)을 참조하십시오.

C# 언어 사양

형식에 대한 자세한 내용은 C# 언어 사양에서 다음 단원을 참조하십시오.

1.3 형식 및 변수
3.8 네임스페이스 및 형식 이름
4.1 값 형식
4.2 참조 형식
4.3 boxing 및 unboxing

참고 항목

변경 기록

날짜	변경 내용	이유
2008년 7월	소개 정보와 형식 선언, 공용 형식 시스템, 값 및 참조 형식, 리터럴 및 제네릭 형식에 대한 정보가 추가되었습니다.	향상된 기능 관련 정보

2008년 7월

소개 정보와 형식 선언, 공용 형식 시스템, 값 및 참조 형식, 리터럴 및 제네릭 형식에 대한 정보가 추가되었습니다.

향상된 기능 관련 정보