[C#] string 반복 연결 시 흔한 실수와 StringBuilder 사용법

개요

C#에서 한 메서드 안의 로컬 변수는 그 메서드가 끝날 때 해제된다. Value 타입은 함수 리턴과 동시에 스택에서 해제되고, Reference 타입은 GC(Garbage Collector)에 의해 힙에서 자동 해제된다. 이 글에서는 레퍼런스 타입 객체를 불필요하게 많이 만드는 실수 중 하나인, 루프 안에서 string을 반복 연결하는 패턴을 짚고, StringBuilder로 바꾸는 방법과 추가 최적화까지 정리한다.

추천 대상: .NET/C#으로 문자열을 다루는 개발자, 성능·메모리 이슈에 관심 있는 주니어~미들 개발자.

문제 상황

아래 예제는 루프를 돌며 string 객체를 N번 새로 생성한다.

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public string Get1ToN_Bad(int n)
{
   string s = "";
   for (int i = 1; i <= n; i++)
   {
      s += i.ToString() + ".";
   }
   return s;
}

n이 작으면 체감이 거의 없지만, 백만·천만처럼 커지면 지연 시간과 GC 부담이 눈에 띄게 늘어난다.

원인: string 불변성과 GC 부담

string은 **불변(immutable)**이다. 생성 후 내부 값을 바꿀 수 없으므로, s += ...처럼 같은 변수에 새 값을 할당하면 내부적으로는 새 string 인스턴스를 만들고, 그 참조로 변수를 갈아끼운다. 이전 인스턴스는 곧 쓰이지 않게 되어 GC가 나중에 수거한다.

즉, 반복문 한 번마다 새 객체 생성 → 이전 객체 폐기가 반복되며, 반복 횟수만큼 임시 객체가 쌓인다.

flowchart LR
  subgraph badFlow["비권장: 루프 내 string 연결"]
    LoopStart["루프 시작"] --> NewStr["새 string 생성"]
    NewStr --> ReplaceVar["변수에 새 참조 할당"]
    ReplaceVar --> OldAbandon["이전 객체 버림"]
    OldAbandon --> GCPressure["GC 부담 증가"]
    GCPressure --> LoopStart
  end

반면 권장 방식은 가변 버퍼 하나를 두고, 마지막에 한 번만 string으로 만드는 것이다.

flowchart LR
  subgraph goodFlow["권장: StringBuilder"]
    SbCreate["StringBuilder 생성"] --> Append["Append 반복"]
    Append --> SingleToString["한 번만 ToString"]
    SingleToString --> OneObj["최종 string 1개"]
  end

해결 방법: StringBuilder 사용

객체를 매 반복마다 새로 만들지 않고, **내부 버퍼를 수정 가능한 StringBuilder**를 쓰면 된다. 버퍼가 부족할 때만 내부적으로 버퍼를 키우고 복사할 뿐, StringBuilder 인스턴스 자체를 버리고 새로 만드는 일은 없다. 따라서 임시 string N개가 생기지 않고, GC 부담이 크게 줄어든다.

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public string Get1ToN_Good(int n)
{
    var sb = new StringBuilder();
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        sb.Append(i.ToString()).Append(",");
    }
    return sb.ToString();
}

Append는 같은 StringBuilder를 반환하므로 sb.Append(...).Append(...)처럼 체이닝할 수 있다.
최종 결과만 ToString()으로 한 번에 string으로 만든다.

추가 최적화와 주의사항

1. 초기 용량(capacity) 지정

반복 횟수나 결과 길이를 대략 알 수 있으면, 생성 시 capacity를 주면 재할당 횟수가 줄어든다.

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// 대략 최종 길이를 알 때: 예) n개 숫자 + 구분자
var sb = new StringBuilder(capacity: n * (평균자릿수 + 1));

2. 루프 안에서의 객체 생성 점검

루프를 사용할 때는 그 안에서 불필요하게 레퍼런스 타입 객체를 반복 생성·폐기하지 않는지 항상 한 번씩 점검하는 것이 좋다.

string 연결뿐 아니라, 리스트/딕셔너리 등을 매 반복마다 new하는 패턴도 같은 맥락에서 피하는 것이 좋다.

3. StringBuilder가 유리한 경우

반복 횟수가 많거나, 한 번에 붙이는 문자열이 작은 경우에 string 연결보다 StringBuilder가 훨씬 유리하다.
반대로, 연결 횟수가 매우 적고(예: 2~3번) 코드가 단순하면 string 또는 문자열 보간($"...")만 써도 무방하다.

정리

구분	루프 내 `string` 연결	`StringBuilder` 사용
객체 생성	반복마다 새 `string`	`StringBuilder` 1개 + 최종 `string` 1개
GC 부담	반복 횟수만큼 임시 객체	상대적으로 적음
권장 상황	연결 2~3회 등 소규모	반복이 많거나 최종 길이가 클 때