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[궁금시리즈] 2-1. Stack과 Heap은 무엇일까?

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C#을 공부하다 보면 가장 많이 듣는 말이 있다.

“값 타입은 Stack에 저장되고 참조 타입은 Heap에 저장된다.”

이 설명은 입문 단계에서는 이해하기 쉽지만, 실제로는 정확하지 않은 표현이다.

예를 들어

class Player
{
    public int Hp = 100;
}

여기서 Hp는 int이다.

int는 Value Type인데, 정말 Stack에 저장될까?

정답은 아니다.

Hp는 Heap에 생성된 Player 객체 내부에 저장된다.

즉,

값 타입인지 참조 타입인지와 Stack/Heap에 저장되는 위치는 항상 같은 개념이 아니다.

이번 글에서는 Stack과 Heap이 무엇인지, 각각 어떤 역할을 하는지 알아보자.

메모리는 왜 나누어 사용할까?

프로그램은 실행되는 동안

  • 지역 변수
  • 객체
  • 함수 호출 정보
  • 배열
  • 문자열

등 다양한 데이터를 저장해야 한다.

모든 데이터를 하나의 공간에서 관리하면 속도도 느려지고 관리도 어려워진다.

그래서 운영체제와 .NET은 메모리를 용도에 따라 크게 두 공간으로 나누어 사용한다.

  • Stack
  • Heap

Stack이란?

Stack은

메서드 실행에 필요한 임시 데이터를 저장하는 메모리 영역이다.

대표적으로 저장되는 것은

  • 지역 변수(Local Variable)
  • 메서드 매개변수(Parameter)
  • 반환 주소(Return Address)
  • 메서드 호출 정보(Stack Frame)

이다.

예를 들어

void Print()
{
    int number = 10;
}

메서드가 실행되면

Stack

┌─────────────┐
│ number = 10 │
└─────────────┘

가 생성된다.

메서드가 종료되면

Stack

(비워짐)

즉, 자동으로 제거된다.

Stack의 특징

Stack은 이름 그대로 접시를 쌓는 구조(Stack, LIFO)를 가진다.

Push

┌──────┐
│ C    │
├──────┤
│ B    │
├──────┤
│ A    │
└──────┘

↓

Pop

C

↓

B

↓

A

마지막에 들어온 것이 가장 먼저 나간다.

이를

LIFO(Last In First Out)

이라고 한다.

Heap이란?

Heap은

프로그램에서 생성되는 객체를 저장하는 메모리 영역이다.

예를 들어

Player player = new Player();

실제로는

Stack                Heap

player ─────────▶ Player 객체

가 된다.

Stack에는 객체 자체가 아니라 객체를 가리키는 참조만 저장된다.

실제 객체는 Heap에 생성된다.

Heap의 특징

Heap은 Stack과 다르게 생성과 제거 시점이 일정하지 않다.

예를 들어

Player player = new Player();

객체를 생성해도 언제 삭제될지는 알 수 없다. 더 이상 참조하는 변수가 없어지면 나중에

Garbage Collector(GC) 가 회수한다.

즉,

new

↓

Heap 생성

↓

사용

↓

참조 없음

↓

GC 회수

라는 흐름으로 동작한다.

Stack과 Heap의 가장 큰 차이

Stack Heap
메서드 실행 정보 저장 객체 저장
자동 생성/자동 제거 GC가 관리
매우 빠름 Stack보다 느림
크기가 상대적으로 작음 상대적으로 큼
LIFO 구조 자유로운 메모리 관리

Value Type은 항상 Stack에 있을까?

많은 사람들이 가장 많이 오해하는 부분이다.

다음 코드를 보자.

class Player
{
    public int Hp = 100;
}

Player player = new Player();

메모리는

Stack

player

↓

Heap

Player
┌───────────┐
│ Hp = 100  │
└───────────┘

가 된다.

즉, Hp는 Value Type이지만 Heap에 존재한다.

왜냐하면 Player 객체 자체가 Heap에 있기 때문이다.

Reference Type은 항상 Heap에 있을까?

이번에는 다음 코드를 보자.

Player player = null;

여기서

Stack

player = null

이다.

즉, 참조 변수는 Stack에 있다.

Heap에는 아무 객체도 생성되지 않았다.

따라서

Reference Type 변수는 Stack에 존재하고, 실제 객체는 Heap에 존재한다.

배열은 어디에 저장될까?

int[] numbers = new int[3];

메모리는 다음과 같다.

Stack

numbers

↓

Heap

┌──────────────┐
│ 0  │ 0  │  0 │
└──────────────┘

배열은 Value Type 배열이라도 항상 객체이다.

따라서 Heap에 생성된다.

구조체는 어떨까?

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

Point p = new Point();

지역 변수라면

Stack

Point
┌──────┐
│ X │ Y │
└──────┘

가 된다.

하지만

class Player
{
    public Point Position;
}

이라면

Heap

Player

┌──────────────┐
│ Position     │
│ X            │
│ Y            │
└──────────────┘

가 된다.

즉, 구조체 역시 어디에 포함되어 있는지에 따라 저장 위치가 달라진다.

Stack이 빠른 이유

Stack은 메모리를 순서대로 쌓기만 하면 된다.

Push

↓

주소 증가

삭제도

Pop

↓

주소 감소

만 하면 끝난다.

반면 Heap은 빈 공간을 찾고, 객체를 생성하고, GC가 관리해야 한다.

그래서 상대적으로 더 많은 작업이 필요하다.

마무리

Stack과 Heap은 데이터를 저장하는 두 가지 메모리 영역이지만, 역할이 완전히 다르다. Stack은 메서드 실행에 필요한 임시 데이터를 빠르게 관리하고, Heap은 프로그램에서 생성되는 객체를 저장하며 GC가 수명을 관리한다.

특히 많이 알려진 “값 타입은 Stack, 참조 타입은 Heap”이라는 문장은 단순화된 설명일 뿐이다. 실제로는 객체가 어디에 존재하는지에 따라 값 타입도 Heap에 저장될 수 있으며, 참조 변수 자체는 Stack에 저장된다.

이 차이를 이해하면 이후 GC, Boxing, 메모리 최적화 같은 개념도 훨씬 쉽게 이해할 수 있다.

핵심 정리

  • Stack은 메서드 실행에 필요한 데이터를 저장하는 메모리 영역이다.
  • Heap은 객체를 저장하는 메모리 영역이다.
  • Stack은 메서드 종료와 함께 자동으로 정리된다.
  • Heap은 GC가 더 이상 참조되지 않는 객체를 회수한다.
  • 참조 변수는 Stack에 저장되고 실제 객체는 Heap에 저장된다.
  • 값 타입도 Heap 객체의 필드라면 Heap에 저장된다.
  • “값 타입은 Stack, 참조 타입은 Heap”은 입문용 단순화 표현일 뿐 정확한 설명은 아니다.

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