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C#과 C++는 유사한 문법을 가지고 있지만, 조금씩 다른 목적을 가지고 있습니다. 이번 글에서는 두 언어의 기능을 살펴보고 장단점을 평가하도록 하겠습니다.

빠르게 변하고 점점 진화하는 소프트웨어 개발의 세계에서, 여러 프로그래밍 언어들이 자신들의 자리를 차지하기 위해 경쟁하고 있습니다. 그러나 대부분의 언어들은 서로 다른 패러다임을 갖고 있고, 각각의 장단점이 너무나 다르기 때문에, 이 언어들을 직접적으로 비교하는 것은 애매하고 어렵습니다.

그러나 몇몇 언어들은 서로의 우열을 가릴 수 있을 만큼 비슷한 문법과 목적을 가지고 있습니다. C#과 C++도 그러한 관계이며, 지금부터 이 언어들의 차이점을 비교할 것입니다.



C#과 C++의 역사 알아보기

1970년대 덴마크의 컴퓨터 과학자 비야네 스트롭스트룹(Bjarne Stroustrup)은 자신의 박사 논문을 위해, 최초의 객체 지향 언어로 알려진 시뮬라(Simula)를 사용하려 했습니다. 그러나 시뮬라의 너무 느린 속도로 인해, 스트롭스트룹은 가장 빠르다고 알려졌던(지금도 여전히 빠른 축에 속하는 언어인) C언어를 사용하기로 결정했습니다.



시뮬라를 경험한 이후, 스트롭스트룹은 C를 기반으로 새로운 객체 지향 언어 개발에 착수했습니다. 그리고 1985년, 마침내 C++가 대중들에게 공개되었습니다.

스트롭스트룹은 C++를 만들 때 “가능한 C와 비슷하게, 그러나 너무 똑같지는 않게” 만드는 것을 목표로 했습니다. C++에서 모든 C언어 라이브러리를 사용할 수 있었기 때문에, 많은 탑 티어 C 프로그래머들이 그들이 가지고 있는 C에 대한 지식을 기반으로 C++로 전향할 수 있었습니다.

그러나 이때 C의 근본적인 단점 또한 C++로 계승되었습니다. 두 언어 모두 가파른 러닝 커브를 가지고 있기 때문에, 경험이 없는 개발자들에게는 사용하기 어렵다는 점이었습니다.

이것이 썬 마이크로시스템즈(Sun Microsystems, 현 오라클)가 1990년대 중반에 자바(Java)를 개발하게 된 가장 큰 이유였습니다. 자바는 C++와 비슷한 문법을 가지고 있었지만 구성을 단순화했고, 실수를 덜 할 수 있도록 만들었습니다. 제임스 고슬링(James Gosling)이 이끄는 자바 팀은 C와의 하위 호환성을 줄임으로써 기존의 C나 C++ 보다는 더 쉽게 배울 수 있도록 한 것입니다.

2002년 마이크로소프트는 Java의 직접적인 대항마로써 C#을 발표했습니다. 자바를 대체하는 언어로서 C#은 Java와 비슷한 문법을 가졌지만 더 많은 기능을 탑재했습니다. 이후 C#과 C++ 둘 다 꾸준하게 개선되어왔습니다.



객체 지향 언어 규칙

C++이 등장할 당시, 대부분의 프로그래밍 언어는 절차 지향적이었습니다.

절차 지향 프로그래밍 언어에서, 프로그램은 프로시저(절차)라고 불리는 작은 단위로 구성되어 있습니다. 그리고 각 프로시저는 더 큰 프로시저에서 사용(호출) 됩니다.

반면 객체 지향 프로그래밍 언어에서, 프로시저는 객체를 중심으로 엮입니다. 여기서 객체란 어떠한 상태를 담당하는 논리적 단위입니다.

C#은 완전한 객체 지향 언어인 반면에 C++는 객체 지향적인 특성과 절차 지향적인 특성을 동시에 가지고 있습니다.



C#과 C++의 공통점

두 언어 모두 다 객체 지향적이며, C를 기반으로 만들어졌습니다. 게다가 C#은 C++를 기반으로 만들어진 언어입니다. 만약 두 언어에 익숙하지 않은 사람들이 코드를 본다면, 쉽게 같은 언어로 착각할 만큼 둘은 비슷하게 보입니다.

두 언어의 기능적 특성들은 대부분의 객체 지향 언어에서 볼 수 있는 특징입니다.

캡슐화: 코드는 클래스라는 논리적 그룹으로 구성됩니다.

데이터 은닉: 데이터와 코드의 일부는 비공개이므로 클래스 내에서만 접근할 수 있습니다.

상속: 클래스 공유 기능은 부모 클래스로부터 상속을 사용해서 구현할 수 있으므로 코드의 중복을 방지합니다.

다형성: 코드는 클래스의 객체에 영향을 줄 수 있지만, 같은 부모로부터 상속받은 각 클래스마다 다르게 동작합니다.

C#과 C++의 차이점

C++의 몇몇 기능은 강력하지만 이해하기 어려우며, 프로그래밍 오류를 유발합니다. 이러한 기능들은 자바와 C#에서 생략되었습니다.

다중 상속: 자식 클래스가 여러 부모 클래스로부터 상속을 받는 것을 의미합니다. 이 기능을 제거하는 대신 C#은 구현부가 없는 부모 클래스를 도입했습니다. 이 클래스를 C#에서는 인터페이스라고 합니다.

포인터: 실제로 C#에서 포인터를 사용할 수 있지만, 포인터를 사용하는 코드는 ‘안전하지 않음’으로 표시됩니다. C#은 포인터 대신 레퍼런스를 사용하는 것을 권장합니다.

정밀도 손실: C#은 암시적 형 변환으로 인한 정밀도 손실을 허용하지 않습니다. 정밀도가 손실될 경우 명시적 변환이 필요합니다.

메모리 관리

C#과 C++간의 가장 중요한 차이점은 메모리 관리입니다.

C에서는 동적 메모리를 할당할 때 malloc을 사용하고, 이를 메모리에서 해제하는 경우 free를 사용합니다. 프로그래머는 메모리를 수동적으로 관리해야 했기 때문에 많은 메모리 누수(memory leaks)가 일어나게 되었습니다.

C++의 메모리 관리 체계는 반자동 관리를 채택하여 개선되었습니다. 객체는 ‘스마트 포인터’를 사용해 메모리를 자동으로 할당, 해제할 수 있었습니다. 그러나 스마트 포인터 또한 여전히 순환 참조 같은 특정 상황에서 메모리 누수를 유발했기에 원활하게 해결되지는 않았습니다.

C#은 가비지 콜렉터(더 이상 사용하지 않는 객체를 메모리에서 자동으로 해제하는 방식)를 채택했습니다. 꽤 괜찮은 방법으로 보였으나, 때때로 가비지 콜렉터는 메모리 이외의 시스템 리소스(TCP 연결 혹은 파일)를 보유하고 있는 객체의 메모리 해제를 어렵게 만듭니다. 이 경우 ‘리소스 누수’라는 현상이 발생할 수 있으며, 프로그래머는 리소스를 보유하고 있는 객체를 수동으로 할당 해제해야 합니다. 이와 같은 상황에서는 C#의 소멸자의 사용이 비 결정론적¹으로 변하기 때문에 C#의 메모리 해제가 C++보다 더 복잡해질 수 있습니다.



컴파일: 바이너리 VS 바이트코드

C++은 컴파일하는 즉시 바이너리(이진) 코드로 변환됩니다. C#은 .NET에 의해 바이너리 코드로 컴파일 가능한 바이트 코드로 컴파일됩니다. (.NET은 .Net Framework를 대체하는 마이크로소프트의 최신 크로스 플랫폼입니다.)

C++은 컴파일을 할 때 다양한 면에서 성능적인 이점이 있지만, C#은 런타임 도중 수집된 정보를 사용하여 객체를 인스턴스화하고, 메서드를 호출할 수 있는 ‘리플렉션’이라는 기능을 가지고 있습니다. 컴파일하는 도중에는 메서드 호출이 불가능하지만, 런타임 시에는 함수명을 사용해서 메서드를 호출할 수 있습니다.

반면, C++은 바로 컴파일되기 때문에 그 구조상 리플렉션을 가질 수 없습니다. 그 대신 C++에는 런타임 유형 정보(run-time type information)라는 기능이 있습니다. 이는 오직 가상 함수 유형에만 사용되기 때문에 리플렉션에 비해서는 덜 강력한 기능이라고 할 수 있습니다.

C++은 변수의 타입에 따라 컴파일 시 생성되는 코드 형태의 템플릿을 가지고 있습니다. 반면 C#에는 템플릿 대신에 제네릭(Generic)이 있습니다. 제네릭은 컴파일이 아닌 런타임 시에 확인됩니다. 따라서 템플릿은 제네릭보다 빠릅니다. 반면 제네릭은 변수 유형에 따라 메모리를 추가로 요구하지 않아 메모리 측면에서 효율적입니다.

한 눈에 보는 기능 비교

기능	C++	C#
컴파일	바이너리로 직접 변환	바이트코드로 변환
컴파일 시간	긴 컴파일 시간	짧은 컴파일 시간
메모리 관리	수동 혹은 스마트 포인터를 사용해 반자동 관리	가비지 콜렉터를 사용해 자동으로 관리
런타임 속도	빠름	C++보다 느림
런타임 메모리 요구사항	최적	C++보다 많음
의도하지 않은 오류	경험이 없는 프로그래머에게는 오류가 발생하기 쉬움	C++보다 초보자 친화적
클래스 상속	단일, 다중 및 가상	단일, 인터페이스
제네릭 코드	템플릿 – 컴파일 도중	제네릭 – 런타임 도중
이식성	거의 모든 운영체제에서 사용할 수 있음, 그러나 모든 운영체제 별로 컴파일을 일일이 해야 함	컴파일된 바이트코드는 많은 운영체제에서 실행될 수 있음
학습	가파른 학습 곡선; 시간 소모적; 초보 개발자에게는 어려울 수 있음. C#에 비해 작은 커뮤니티	고급 언어; 읽기 쉬움; 상위 계층구조; 초보자가 쉽게 배울 수 있음. 더 크고 활발한 커뮤니티
리플렉션	사용할 수 없음, 런타임 유형 정보는 리플렉션 보다 사용성이 떨어짐	사용 가능하고 매우 편리함
암시적 형 변환	내장 유형에 대해 허용됨	안전한 경우에만 허용됨
모듈화	라이브러리 및 헤더를 이용해 가능함	언어에 내장되지 있음



C# VS C++: 그래서 어떤 언어가 더 나을까요?

속도와 메모리 효율성으로 보면, C++이 명백히 더 낫습니다. 그러나 만일 C#에는 특정 라이브러리가 있지만, C++에는 해당 기능을 사용할 수 없는 경우에는 C++로 구현한 결과물이 더 느릴 수 있기 때문에 C#이 결과적으로 더 빠른 선택지가 될 수 있습니다.

개발 속도는 대부분 C#이 더 빠릅니다. 만일 애플리케이션에 개발 속도가 크게 중요치 않다면, 더 쉽고 간편한 언어를 사용하는 편이 낫습니다.

전통적으로 비윈도우 환경에는 C++이 적합한 선택이었지만, 마이크로소프트가 .NET의 오픈 소스 정책을 장려하기 시작하면서 상황이 바뀌었습니다. C# 바이트코드는 거의 모든 플랫폼에서 실행되므로 이식성을 단순화하기 위해서 선택할 수 있습니다.

리플렉션으로 인해, 런타임에서 원격으로 함수 호출을 해야 하는 라이브러리를 작성하거나, 접근 가능한 정보를 사용하여 코드 생성이 필요한(혹은 유사한 기능을 가진) 라이브러리를 작성할 때 C#은 더 합리적입니다.

두 언어 모두 모듈 설계를 지원하지만, C 기반의 헤더를 사용하여 해당 기능을 구현하는 C++는 유지보수가 더 어렵습니다. 이로 인해 일반적으로 C++의 컴파일 시간이 바이트코드에 대한 C# 컴파일 시간보다 더 길어집니다.

C++이 더 복잡한 언어이므로 C++ 프로그래머는 C#으로의 전환이 상대적으로 쉽습니다. 그러나 팀에 C++과 C# 개발자가 모두 있는 경우에는 두 언어를 혼용할 수 있습니다.



올바른 언어 선택

성능이 필요한 경우 거의 모든 상황에서 정답은 C++입니다. ‘고성능’은 코드를 의미합니다. 만일 개발 시간이 더 중요하다면 라이브러리를 쓸 수 있는 경우 코드 성능보다 다른 부분이 더 중요할 수 있습니다.

만일 성능이 그다지 중요하지 않은 경우라면 개발 시간을 고려하세요. 처음부터 시작해야 하는 경우라면, C#을 사용해서 개발하는 것이 더 나은 선택일 수 있습니다.

개발 시간에 여유가 있고, 성능도 중요하지 않은 경우에는 개발자의 기술 스택에 따라 선택이 달라집니다. 개발자의 숙련도는 코드 유지 보수에 큰 영향을 끼치는데 이런 경우에는 가능하다면 팀이 선호하는 언어를 선택하는 것이 좋습니다.

¹ 동일한 입력이 주어지더라도 서로 다른 결과가 나오는 상황



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