const

const는 C 언어에서 불변(immutable)을 보장하는 핵심 키워드로, 변수나 데이터가 의도치 않게 수정되는 것을 방지하는 역할을 합니다. 이 개념은 코드의 안전성과 명확성을 높이며, 특히 대규모 시스템이나 라이브러리를 작성할 때 중요한 역할을 합니다. 아래에서는 다양한 상황에서 const가 어떻게 사용되는지, 그리고 왜 유용한지에 대해 자세히 설명하겠습니다.

기본 개념

불변성 보장: const로 선언된 변수는 초기화된 후 값이 변경되지 않습니다. 컴파일러는 읽기 전용 변수에 대한 수정 시도를 오류로 처리하여, 실수나 의도치 않은 부작용을 줄여줍니다.

가독성과 유지보수: 데이터가 실수로 변경되지 않도록 명시적으로 표현함으로써 코드의 의도를 더 명확하게 이해할 수 있습니다.

최적화 기회: 컴파일러는 const로 선언된 데이터가 변경되지 않는다는 정보를 활용하여 최적화를 진행할 수 있습니다. 예를 들어, 글로벌 const 변수는 읽기 전용 메모리 영역에 저장될 수 있습니다.

기본 사용 예시

상수 변수 선언

#include <stdio.h>

int main(void) {
    const int MAX_SIZE = 100;
    
    // MAX_SIZE = 200;  // 오류: const 변수는 수정할 수 없음.
    
    printf("MAX_SIZE는 %d 입니다.\n", MAX_SIZE);
    return 0;
}

위 예제에서 MAX_SIZE는 초기값 100으로 설정되며, 이후 변경이 불가능합니다. 전처리기#define MAX_SIZE 100와 달리, const 변수는 타입 체킹이 이루어지므로 타입 안정성을 보장합니다.

포인터와 const의 조합

const는 포인터와 결합할 때 다양한 의미를 가집니다. 크게 두 가지 경우가 있습니다.

1. 포인터가 가리키는 대상의 데이터(*ptr)가 변경 불가능한 경우
2. 포인터 변수(ptr) 자체가 변경 불가능한 경우

데이터 상수 (Pointer to Constant)

형태: const int* ptr; 또는 int const* ptr;
의미: 포인터를 통해 접근하는 데이터(*ptr)는 읽기 전용이며, 수정이 금지됩니다. 단, 포인터 자체(ptr)는 다른 주소를 가리킬 수 있습니다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num = 42;
    const int *p = #  // 또는 int const *p = #

    // *p = 100;  // 오류: p를 통해 접근하는 데이터는 변경할 수 없음.
    
    int num2 = 84;
    p = &num2;   // OK: 포인터 p 자체는 다른 주소를 가리킬 수 있음.
    
    printf("*p = %d\n", *p);
    return 0;
}

상수 포인터 (Constant Pointer)

형태: int* const ptr;
의미: 포인터 변수 자체가 상수여서 다른 주소(ptr)를 가리킬 수 없지만, 가리키는 데이터(*ptr)를 수정하는 것은 가능합니다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num = 42;
    int *const p = #  // p는 반드시 num의 주소를 가리켜야 함.

    *p = 100;  // OK: p가 가리키는 데이터를 변경하는 것은 허용.
    
    // int num2 = 84;
    // p = &num2;  // 오류: p는 상수 포인터이므로 다른 주소를 가리킬 수 없음.
    
    printf("num = %d\n", num);
    return 0;
}

상수 포인터를 통한 상수 데이터 (Const Pointer to Const Data)

형태: const int* const ptr;
의미: 포인터 자체와 포인터가 가리키는 데이터 모두 변경할 수 없습니다.

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num = 42;
    const int *const p = #

    // *p = 100;  // 오류: 데이터는 수정할 수 없음.
    // p = &another;  // 오류: 포인터 자체도 다른 주소를 가리킬 수 없음.
    
    printf("*p = %d\n", *p);
    return 0;
}

const의 활용 예

함수 매개변수: 읽기 전용으로 사용될 값들을 함수 인자로 전달할 때 const를 사용하면, 함수 내부에서 원본 데이터가 변경되는 것을 방지할 수 있습니다. 함수의 의도가 “읽기 전용”임을 명시적으로 나타냅니다.

#include <stdio.h>

// 배열의 내용을 수정하지 않음을 보장
void printValues(const int* array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
        // array[i] = 0;  // 오류 발생: const로 인해 수정 불가
    }
    printf("\n");
}

int main(void) {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printValues(numbers, 5);
    return 0;
}

인터페이스 명확화: API 설계 시, 입력 데이터나 내부 상태가 수정되지 않도록 보장하는 용도로 사용하면, 사용자는 해당 데이터가 안전하다는 것을 알 수 있습니다.

읽기 전용 글로벌 상수: 전역에서 자주 사용되는 상수 값들은 const로 선언하여, 의도치 않은 변경을 막을 수 있습니다.

최적화에 도움: 컴파일러가 const로 선언된 데이터를 변경하지 않는다고 보장할 수 있기 때문에, 최적화 측면에서 내부적으로 도움을 받을 수 있습니다.

상수 표현식과 초기화: C에서는 const 변수도 초기화 시 반드시 값이 할당되어야 합니다. (만약 초기화 없이 선언되면, 그 값은 예측할 수 없고 컴파일러에 따라 경고 또는 오류가 발생할 수 있습니다.)

주의사항

const는 엄격하게 값이 변경되지 않음을 보장하지만, 포인터를 사용하는 상황에서는 다른 변수에 대한 간접적인 접근을 통해 값을 수정할 위험이 있으므로 올바른 사용법에 주의해야 합니다.