1. Sub-Program의 Local 변수를 static으로 할 것인가 dynamic으로 할 것인가?
- 대부분의 언어는 stack-dynamic방식을 취하고 있다.
(>stack-dynamic방식이란 예전에 말했듯이, 상대위치를 저장후 call시 메모리를 할당하는 것이다)
- 장점
> recursion이 가능하다.
> 기억 공간을 다른 서브프로그램과 공유를 한다. 메모리 절약
( 특정 서브프로그램이 메모리를 사용 후 반납을 한 공간을 다른 서브프로그램이 사용가능한 것을 의미)
- 단점
> 지속적인 할당과 회수로 인한 오버해드가 발생한다
> 직접적이지 않은, (상대적 위치를 고려하여 메모리 계산)주소 참조로 속도가 느리다.
> 이전에 서브프로그램에서 수행한 값을 같은 서브프로그램과 공유할 수 없다.
- Static Keyword
> 단점중 3번째 단점을 심각하게 생각하여 제공된 방법
> 서브프로그램 실행여부와 관계없이 특정 메모리를 점유하여 지속적인 값을 유지하는 기능을 제공한다.
ex) (in C) static keyword
(in FORTRAN) save keyword
2. Parameter Passing 방법
- Semantic Models
ⓐ in mode : 서브프로그램 호출시 값을 제공해준 후 채널을 종류한다.
ⓑ out mode : 서브프로그램을 호출하고 서브프로그램이 종료시(return)
formal parameter에서 actual parameter로 값이 넘어온다.
ⓒ in-out-mode : 서브프로그램 호출시 값을 제공하고 리턴시 값을 받는다.(ⓐ+ⓑ)
- 파라미터의 전달이 값으로 이루어지는가 주소값으로 이루어지는가?
3. Parameter Passing Models
ⓐ Pass-by-value(in mode), Call by value
- caller에서 callee로만 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 시작될 때 caller의 값을 callee로 전달해준다.
- 만약, 주소값을 전달 한다면, In mode를 유지하기 위해서 Only Read로 제공해야한다.
(즉, write protection기능을 제공해주어야 한다. 이를 제공안해주면 Pass-by-reference처럼 작동을 한다.)
ex) (In C) 뒤에서 보겠지만 C언어는 Pass by Value방식만을 제공해주나,
write protection을 걸어주지 않는 다면, Pass by reference처럼 사용이 가능하다.
void sub(const int *ptr1, int *ptr2);
// ptr1은 const 키워드로 write protection을 걸어 읽기만 가능하다.
// 이에비해 ptr2는 주소값을 이용하여 값을 변경이 가능하여 Pass by reference처럼 사용이된다.
- 같은 값을 다른 공간에 복사하여 사용하므로, 메모리효율이 낮고, 메모리 카피에 의해 시간비용이 높다.
(추가적으로 주소값이 전달할때 write protection을 걸어준다면, 이 시간도 포함이 된다.)
ⓑ Pass by result(out mode), Call by result
- callee에서 caller로만 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 종료시 되면서 callee의 파라미터 값을 caller의 parameter로 전달해준다.
- 단점
> 값만을 가지고, 단지 전달만 이루어지기 때문에 path by value와 같은 단점이 발생
> 순서에 따라 다른 값이 나올 수 있다.(Order dependence)
ex) sub1(int a, int b) { a = 2; b= 3; } main(){ sub1(x,x); }
위에서 sub1을 호출하면 a, b에 각각 2와 3이 들어간후 caller의 파라미터로 바인딩해준다.
하지만, 위와 같이 main에서 파라미터를 같은 변수 x로 지정하면 x의값은 2가 되겠는가 3이 되겠는가?
이러한 단점때문에 언어개발자는 사용자에게 전달방법을 왼쪽우선이냐, 오른쪽우선이냐를 정해줘야한다.
ⓒ Pass by value-result(in - out - mode) call by copy, call by value-result
- ⓐ+ⓑ의 개념이다. 즉, caller와 callee의 양방향 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 시작될시 pass by value방식으로 caller에서 callee로 값을 전달해주고,
서브프로그램이 종료될시 pass by result방식으로 callee에서 caller로 값을 전달해준다.
- 여기서 다음에 나오는 것과 비교해보기 위해서 서브프로그램 실행시 caller와 callee가 하는 일을 나눠 보면,
caller는 단지 호출을 해놓고 callee가 무엇을 하는지 전혀 관혀 하지않고 마지막에 결과값만 파라미터로 받는다. callee는 열심이 일을 한다. 이는 어떠한 문제를 발생하는가?
callee입장에서는 2번의 과정을 거쳐서 변수의 값을 변화하지만, caller입장에선 단 한번으로 이루어진다.
만약, callee의 paoint A지점에서 프로그램이 죽는다면, 서브프로그램이 정상적으로 종료가 되지 않아
a,b,c의 값은 변화가 없이 1,2,3이 될 것이다.
- 단점 : ⓐ단점 + ⓑ단점
ⓓ pass by reference(inout mode) pass by sharing, call by reference, call by sharing
- Actual parameter의 주소값을 Formal parameter로 전달을 해준다.
즉, 두개의 이름으로 하나의 변수를 가르킨다. (별칭)
- 이는 ⓐ~ⓒ에서 나타난 파라미터 전달시 메모리 카피로 인한 시간과 메모리 낭비를 없에기 위해서 나타났다.
- 주소값을 통해서 접근을 하여 변수를 변경하므로 서브프로그램이 끝남과 동시에 값이 정해진다.
위와같은 특징으로인해서 위에 ⓒ에있는 그림에서 sub1의 Point A지점에서 서브프로그램이 종료되면,
주소값을 가지고 값을 변경하였기 때문에 a, b, c의 값은 1이 증가한 2, 3, 4가 될 것이다.
- 단점
> access가 느려진다.
: 시간적 단점을 줄였다며, 이것은 무슨소리냐? 라고 하겠지만, 파라미터의 전달속도는 빨라졌지만,
변수를 사용함에 간접 주소 방식으로 접근을 하기 때문에 시간이 느려진다.
즉, 호출을 빨라졌지만, 돌아가는 속도는 느려진다. (컴퓨터의 발달로 무시할만해졌다.)
> 답이 달라질 수 있다.
: 주소값을 가지고 연산을 하기때문에 다양한 별칭이 발생
: actual parameter와의 충돌, 배열 요소끼리의 충돌, global변수와 local변수의 충돌
ex) 가장심각한 문제를 초래할 수 있는 마지막 global변수와 local변수의 충돌을 보자
int *ptr;
void sub(int *local){ extern int *ptr; ... }
main(){ extern int *ptr; sub(ptr);}
// 이 경우 서브프로그램에서 전역변수인 ptr이 ptr과 local에 의해서 별칭되어있다.
// local에 의해서 전역변수가 변경되면 프로그램 전체적으로 영향이 발생하여, 오류가 발생할 수 있다.
ⓐ~ⓓ 까지의 단점이 발생하는 이유는...
- ⓓ의 경우 주소값을 주었기 때문에 원하는 것보다 더 큰 권한을 제공하여서...
- ⓐ~ⓒ의 경우에는 기억 메모리나 시간적 비용이 많이들어서...
- 언어개발시 제작자가 판단으로 제공해야 할 것이다.
마지막 방법으로 독특한 방법인 pass-by-name에 대해서 알아보자.
ⓔ pass by name(multiple mode)
- multiple mode란? in, out, inout 모두 가능하다는 것을 의미한다.
- callee 파라미터가 caller의 파라미터의 이름으로 변경되고, Assignment시 Binding이 발생한다.
(formal parameter가 actual parameter의 이름으로 대체)
> Late binding이 된다고 한다.
- 만약, Actual 파라미터의 변수형태가
> scalar variable(일반 특정 값을 나타내는 변수)이라면, call-by-reference로 작동
> constant expression(변하지 않는 상수값)이라면, call-by-value로 작동
> Array(배열)라면, 아래의 예처럼 여러 요소가 바뀔 수 있다. 즉, 어느 경우에도 속하지 않는다.
- 장점 : Late Binding을 잘 사용한다면, 유연하게 프로그램을 작성할 수 있다.
- 단점 : 너무 교묘하여 복잡하다. 즉, 이해하기 힘들고 판독하기가 힘들다.
ex1)
ex2)
3. 언어별 Passing Method Select
ⓐ FORTRAN
- 77이전에는 pass-by-reference만 가능
- 77에서부터 몇몇 scalar variable에 대해서 pass-by-value-result방식을 취하게 제공
ⓑ ALGOR 60
- pass - by - name 방식을 사용함
- 구현이후 구현이 힘들고 구현비용이 많이들어 이후에는 거의 사용되지 않았다.
ⓒ ALGOR W
- pass-by-value-result 방식을 취했다.
ⓓ C
- 원칙적으론 pass-by-value방식을 제공해준다.
- 주소값을 제공할때, write protection(const keyword)를 적용하지 않으면, 주소값으로 변경이 가능
> pass-by-reference 방식을 간접적으로 사용이 가능하게 해주었다.(pass-by-value에 예 있습니다~)
ⓔ Pascal, Modula-2
- pass-by-value가 기본적으로 적용되지만, option을 주어서 pass-by-reference로 적용할 수 있다.
ⓕ C++
- C와 유사하다. 그러나 C++에서는 pass-by-reference를 직접적으로 제공을 하였다.
ex) void sub(const int *p1, int p2, int *p3); // p1,p3는 reference방식, p2는 value방식으로 받는다.
// p1은 const로 write protection이 걸려있다.(변경 불가)
ⓖ Ada
- in, out, in-out 모드를 모두 제공해준다. 변수를 생성할때 어떤 방식으로 값을 받을 것인지 정한다.
ex) procedure pro1{
- 대부분의 언어는 stack-dynamic방식을 취하고 있다.
(>stack-dynamic방식이란 예전에 말했듯이, 상대위치를 저장후 call시 메모리를 할당하는 것이다)
- 장점
> recursion이 가능하다.
> 기억 공간을 다른 서브프로그램과 공유를 한다. 메모리 절약
( 특정 서브프로그램이 메모리를 사용 후 반납을 한 공간을 다른 서브프로그램이 사용가능한 것을 의미)
- 단점
> 지속적인 할당과 회수로 인한 오버해드가 발생한다
> 직접적이지 않은, (상대적 위치를 고려하여 메모리 계산)주소 참조로 속도가 느리다.
> 이전에 서브프로그램에서 수행한 값을 같은 서브프로그램과 공유할 수 없다.
- Static Keyword
> 단점중 3번째 단점을 심각하게 생각하여 제공된 방법
> 서브프로그램 실행여부와 관계없이 특정 메모리를 점유하여 지속적인 값을 유지하는 기능을 제공한다.
ex) (in C) static keyword
(in FORTRAN) save keyword
2. Parameter Passing 방법
- Semantic Models
ⓐ in mode : 서브프로그램 호출시 값을 제공해준 후 채널을 종류한다.
ⓑ out mode : 서브프로그램을 호출하고 서브프로그램이 종료시(return)
formal parameter에서 actual parameter로 값이 넘어온다.
ⓒ in-out-mode : 서브프로그램 호출시 값을 제공하고 리턴시 값을 받는다.(ⓐ+ⓑ)
- 파라미터의 전달이 값으로 이루어지는가 주소값으로 이루어지는가?
3. Parameter Passing Models
ⓐ Pass-by-value(in mode), Call by value
- caller에서 callee로만 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 시작될 때 caller의 값을 callee로 전달해준다.
- 만약, 주소값을 전달 한다면, In mode를 유지하기 위해서 Only Read로 제공해야한다.
(즉, write protection기능을 제공해주어야 한다. 이를 제공안해주면 Pass-by-reference처럼 작동을 한다.)
ex) (In C) 뒤에서 보겠지만 C언어는 Pass by Value방식만을 제공해주나,
write protection을 걸어주지 않는 다면, Pass by reference처럼 사용이 가능하다.
void sub(const int *ptr1, int *ptr2);
// ptr1은 const 키워드로 write protection을 걸어 읽기만 가능하다.
// 이에비해 ptr2는 주소값을 이용하여 값을 변경이 가능하여 Pass by reference처럼 사용이된다.
- 같은 값을 다른 공간에 복사하여 사용하므로, 메모리효율이 낮고, 메모리 카피에 의해 시간비용이 높다.
(추가적으로 주소값이 전달할때 write protection을 걸어준다면, 이 시간도 포함이 된다.)
ⓑ Pass by result(out mode), Call by result
- callee에서 caller로만 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 종료시 되면서 callee의 파라미터 값을 caller의 parameter로 전달해준다.
- 단점
> 값만을 가지고, 단지 전달만 이루어지기 때문에 path by value와 같은 단점이 발생
> 순서에 따라 다른 값이 나올 수 있다.(Order dependence)
ex) sub1(int a, int b) { a = 2; b= 3; } main(){ sub1(x,x); }
위에서 sub1을 호출하면 a, b에 각각 2와 3이 들어간후 caller의 파라미터로 바인딩해준다.
하지만, 위와 같이 main에서 파라미터를 같은 변수 x로 지정하면 x의값은 2가 되겠는가 3이 되겠는가?
이러한 단점때문에 언어개발자는 사용자에게 전달방법을 왼쪽우선이냐, 오른쪽우선이냐를 정해줘야한다.
ⓒ Pass by value-result(in - out - mode) call by copy, call by value-result
- ⓐ+ⓑ의 개념이다. 즉, caller와 callee의 양방향 전달이 가능하다.
- 서브프로그램이 시작될시 pass by value방식으로 caller에서 callee로 값을 전달해주고,
서브프로그램이 종료될시 pass by result방식으로 callee에서 caller로 값을 전달해준다.
- 여기서 다음에 나오는 것과 비교해보기 위해서 서브프로그램 실행시 caller와 callee가 하는 일을 나눠 보면,
caller는 단지 호출을 해놓고 callee가 무엇을 하는지 전혀 관혀 하지않고 마지막에 결과값만 파라미터로 받는다. callee는 열심이 일을 한다. 이는 어떠한 문제를 발생하는가?
callee입장에서는 2번의 과정을 거쳐서 변수의 값을 변화하지만, caller입장에선 단 한번으로 이루어진다.
만약, callee의 paoint A지점에서 프로그램이 죽는다면, 서브프로그램이 정상적으로 종료가 되지 않아
a,b,c의 값은 변화가 없이 1,2,3이 될 것이다.
- 단점 : ⓐ단점 + ⓑ단점
ⓓ pass by reference(inout mode) pass by sharing, call by reference, call by sharing
- Actual parameter의 주소값을 Formal parameter로 전달을 해준다.
즉, 두개의 이름으로 하나의 변수를 가르킨다. (별칭)
- 이는 ⓐ~ⓒ에서 나타난 파라미터 전달시 메모리 카피로 인한 시간과 메모리 낭비를 없에기 위해서 나타났다.
- 주소값을 통해서 접근을 하여 변수를 변경하므로 서브프로그램이 끝남과 동시에 값이 정해진다.
위와같은 특징으로인해서 위에 ⓒ에있는 그림에서 sub1의 Point A지점에서 서브프로그램이 종료되면,
주소값을 가지고 값을 변경하였기 때문에 a, b, c의 값은 1이 증가한 2, 3, 4가 될 것이다.
- 단점
> access가 느려진다.
: 시간적 단점을 줄였다며, 이것은 무슨소리냐? 라고 하겠지만, 파라미터의 전달속도는 빨라졌지만,
변수를 사용함에 간접 주소 방식으로 접근을 하기 때문에 시간이 느려진다.
즉, 호출을 빨라졌지만, 돌아가는 속도는 느려진다. (컴퓨터의 발달로 무시할만해졌다.)
> 답이 달라질 수 있다.
: 주소값을 가지고 연산을 하기때문에 다양한 별칭이 발생
: actual parameter와의 충돌, 배열 요소끼리의 충돌, global변수와 local변수의 충돌
ex) 가장심각한 문제를 초래할 수 있는 마지막 global변수와 local변수의 충돌을 보자
int *ptr;
void sub(int *local){ extern int *ptr; ... }
main(){ extern int *ptr; sub(ptr);}
// 이 경우 서브프로그램에서 전역변수인 ptr이 ptr과 local에 의해서 별칭되어있다.
// local에 의해서 전역변수가 변경되면 프로그램 전체적으로 영향이 발생하여, 오류가 발생할 수 있다.
ⓐ~ⓓ 까지의 단점이 발생하는 이유는...
- ⓓ의 경우 주소값을 주었기 때문에 원하는 것보다 더 큰 권한을 제공하여서...
- ⓐ~ⓒ의 경우에는 기억 메모리나 시간적 비용이 많이들어서...
- 언어개발시 제작자가 판단으로 제공해야 할 것이다.
마지막 방법으로 독특한 방법인 pass-by-name에 대해서 알아보자.
ⓔ pass by name(multiple mode)
- multiple mode란? in, out, inout 모두 가능하다는 것을 의미한다.
- callee 파라미터가 caller의 파라미터의 이름으로 변경되고, Assignment시 Binding이 발생한다.
(formal parameter가 actual parameter의 이름으로 대체)
> Late binding이 된다고 한다.
- 만약, Actual 파라미터의 변수형태가
> scalar variable(일반 특정 값을 나타내는 변수)이라면, call-by-reference로 작동
> constant expression(변하지 않는 상수값)이라면, call-by-value로 작동
> Array(배열)라면, 아래의 예처럼 여러 요소가 바뀔 수 있다. 즉, 어느 경우에도 속하지 않는다.
- 장점 : Late Binding을 잘 사용한다면, 유연하게 프로그램을 작성할 수 있다.
- 단점 : 너무 교묘하여 복잡하다. 즉, 이해하기 힘들고 판독하기가 힘들다.
ex1)
ex2)
3. 언어별 Passing Method Select
ⓐ FORTRAN
- 77이전에는 pass-by-reference만 가능
- 77에서부터 몇몇 scalar variable에 대해서 pass-by-value-result방식을 취하게 제공
ⓑ ALGOR 60
- pass - by - name 방식을 사용함
- 구현이후 구현이 힘들고 구현비용이 많이들어 이후에는 거의 사용되지 않았다.
ⓒ ALGOR W
- pass-by-value-result 방식을 취했다.
ⓓ C
- 원칙적으론 pass-by-value방식을 제공해준다.
- 주소값을 제공할때, write protection(const keyword)를 적용하지 않으면, 주소값으로 변경이 가능
> pass-by-reference 방식을 간접적으로 사용이 가능하게 해주었다.(pass-by-value에 예 있습니다~)
ⓔ Pascal, Modula-2
- pass-by-value가 기본적으로 적용되지만, option을 주어서 pass-by-reference로 적용할 수 있다.
ⓕ C++
- C와 유사하다. 그러나 C++에서는 pass-by-reference를 직접적으로 제공을 하였다.
ex) void sub(const int *p1, int p2, int *p3); // p1,p3는 reference방식, p2는 value방식으로 받는다.
// p1은 const로 write protection이 걸려있다.(변경 불가)
ⓖ Ada
- in, out, in-out 모드를 모두 제공해준다. 변수를 생성할때 어떤 방식으로 값을 받을 것인지 정한다.
ex) procedure pro1{
A: in INTEGER // pass by value(in-mode)
B: out INTEGER // pass by result(out-mode)
C: in-out INTEGER // pass by value-result(in-out-mode)
}
ⓗ Java
- C와 유사하다. 그러나 pointer 대신 참조변수를 제공해준다.
B: out INTEGER // pass by result(out-mode)
C: in-out INTEGER // pass by value-result(in-out-mode)
}
ⓗ Java
- C와 유사하다. 그러나 pointer 대신 참조변수를 제공해준다.