[CS] L-Value vs R-Value

Dorae·2024년 10월 31일

CS

목록 보기

1/3

문제 인식

"Expression must be a modifiable lvalue"

위와 같은 오류를 다들 한 번씩은 마주친다.
VS 환경에서 마주치면 도대체 저게 어디서 나는 에러인지 파악하기조차 힘들다.
필자의 경우 lvalue의 l이 소문자 L인지, 대문자 I인지조차도 구분 못하고 있었다.

식 값 범주

C++17 표준은 다음과 같이 식 값 범주를 정의합니다.
glvalue는 평가에서 개체, 비트 필드 또는 함수의 ID를 결정하는 식입니다.
prvalue는 계산에서 개체 또는 비트 필드를 초기화하거나 표시되는 컨텍스트에 지정된 대로 연산자의 피연산자 값을 계산하는 식입니다.
xvalue는 리소스를 재사용할 수 있는 개체 또는 비트 필드를 나타내는 glvalue입니다(일반적으로 수명이 거의 다 되었으므로). 예: rvalue 참조(8.3.2)와 관련된 특정 종류의 식은 반환 형식이 rvalue 참조이거나 rvalue 참조 형식에 대한 캐스트인 함수에 대한 호출과 같이 xvalue를 생성합니다.
lvalue는 xvalue가 아닌 glvalue입니다.
rvalue는 prvalue 또는 xvalue입니다.
이 부분에 대한 더 자세한 설명은 Values 문서에서 따로 진행하는 것으로 한다.

L-Value와 R-Value

간단한 설명

실제 에러메시지 등에서는 소문자를 사용한 표현 (lvalue, rvalue)로 나옵니다.

첫 접근은 쉽게 하는 게 좋으니, 직관적으로 접근해보자.
- L-Value의 경우 Left-Value, 즉 왼쪽 값이라는 의미가 된다.
- R-Value의 경우 Right-Value, 즉 오른쪽 값이라는 의미가 된다.
하지만 우리는 면접을 준비하고 있는 개발자 지망생이므로 조금 더 파고들어 보기로 한다.

탐구

C++에서 객체를 생성해 보자.

  int i;
  const int j;

우리는 일종의 저장 공간을 선언하게 되었다.
(int와 const int의 차이는, 이후에 값을 변경 가능한지의 여부에서 갈립니다.)

이번에는 선언하면서 초기화를 진행해보자.

int i = 5 * 2;

이때부터 Lvalue와 Rvalue의 구분이 생긴다.
이 코드에서의 왼쪽 부분, 즉 int i로 선언되며 생기는 i는 Lvalue가 된다.
이 코드에서의 오른쪽 부분, 즉 5 * 2 부분이 Rvalue가 된다.

결론

LValue는 객체를 참조하는 표현식. 즉 특정 메모리 위치를 가리킨다고 볼 수 있다.
RValue는 LValue를 제외한 모든 값이다.
- C++ Standard에서는 RValue를 예외로 정의한다. 따라서, LValue가 아니라면 RValue가 되는 것이다.
- 조금만 간단히 설명하자면, 메모리 위치를 기억할 필요가 없는 모든 값이 RValue이다.

Exception

int i = 1;
1 = i; // Error!

위 코드를 보면 당연히 2번째 줄에서 에러가 난다고 판단할 것이다. 그런데 왜 에러가 나는지 명확하게 말하기가 까다롭다.
정답을 말하자면, 등식의 왼쪽에 오는 값은 무조건 LValue여야 하기 때문이다.
Incorrect usage: The left operand must be an lvalue (C2106).
그럼 오른쪽에 LValue가 오는 것은 괜찮은가?

int i = 1;
int j = 1;
int i = j; // ?

위 코드를 IDE에서 실행시켰을 때 오류가 나지 않을 것이다.
식의 오른쪽에 LValue가 오는 것은 괜찮다.

LValue와 RValue 포인트

LValue 및 RValue에는 어떤 값들이 있는지 알아보자.

1. Numbers & Numeric Literals

int i = 1; // Numeric Literals
double j = 3.141592;
char k = 'a';

1, 3.141592, 'a' 등은 전부 RValue이다.

2. Enum

enum Numbers { Zero, One, Two, Three };
One = Two; // Incorrect usage: The left operand must be an lvalue (C2106)

Enum 안에 있는 열거형 값들은 전부 RValue이다.

3. Binary Operator

int i = 1;
int j;
i + 1 = j; // Incorrect usage: The left operand must be an lvalue (C2106)

이항 연산자(Binary Operator)의 결과물은 RValue이다.

4. Unary Operator : &

int i, *j;
j = &i; // Right Usage
i = &j; // Incorrect usage: the dereferenced pointer must be an lvalue

단항 연산자 &의 피연산자는 LValue여야 한다.
단항 연산자가 RValue이면 안 되나요?
- 아래 예시를 한 번 생각해 보도록 하자.

&3 // ??????

단항 연산자 &n의 연산 결과는 RValue이다.

5. Unary Operator : *

int a[3];
int *b = a;
int *b = 5; // Right usage
*(b + 1) = 7; // Right usage

&와는 다르게, *n의 연산 결과는 LValue이다.

6. Pre-increment/decrement operator

int Count = 0;
++nCount = 5; // Right usage

놀랍게도 2번째 줄을 작성하고 실행시키면 맞는 표현임을 알 수 있다.
따라서 전위 연산자의 연산 결과는 LValue이다.

7. Post-increment/decrement operator

int Count = 0;
nCount++ = 5; // Incorrect usage: The left operand must be an lvalue (C2106)

후위 연산자로 같은 코드를 쓰면 에러가 난다.
따라서 후위 연산자의 연산 결과는 RValue이다.

8. Returning references : 1

int& GetBig(int& a, int& b)    // returning reference to make the function call an Lvalue
{
    return ( a > b ? a : b );
}

void main()
{
    int i = 10, j = 50;
    GetBig( i, j ) *= 5;    
    // Here, j = 250. GetBig() returns the ref of j and it gets multiplied by 5 times.
}

함수의 반환형이 참조형(레퍼런스)일 때, 반환 결과값은 LValue이다.

9. Returning references : 2

int GetBig(int& a, int& b)    // returning an int to make the function call an Rvalue
{
    return ( a > b ? a : b );
}

void main()
{
    int i = 10, j = 50;
    const int& big = GetBig( i, j );
    // Here, I am binding 'big' an Lvalue to the return value from GetBig(), an Rvalue.

    int& big2 = GetBig(i, j); // Error. big2 is not binding to the return value as big2 is not const
}

const의 사용에 따라 Error가 나는 부분이다.
상단 코드의 경우 const에 의해, 참조만 하고 값 변경이 이루어지지 않는다.
하단 코드의 경우 값이 변경되는데, 이 경우에 Error가 나게 된다.
더 자세한 부분은 const 포스팅때 추가로 올리는 것으로 진행하려 한다.

LValue와 RValue 간의 변환

대체 오른쪽에 LValue가 올 수 있는 이유가 무엇인가?
RValue가 필요한 맥락에 LValue가 들어오면, 컴파일러는 자동으로 LValue를 RValue로 바꿔준다.
LValue가 필요한 맥락에 RValue가 들어오는 것은 바꿔주지 않는다 (Error)

int i, j;
i = 3;
j = 6;
i = j; // Right usage

7 = a; // Incorrect usage: The left operand must be an lvalue (C2106)

<참고>

Dorae

게임 개발자 지망생

다음 포스트