러스트 (Rust) 열거형 1 - 기본 문법

열거형 (enumerations, enums) 이란?

하나의 타입이 가질 수 있는 값의 경우의 수가 제한적일 때 사용할 수 있다.

ex) 손가락이라는 타입은 일반적으로 '엄지', '검지', '중지', '약지', '새끼' 중에 하나이다.

러스트에는 Option, match, if let 과 같은 키워드를 통해 열거형을 효과적으로 표현할 수 있다.

열거형은 많은 언어에 존재하지만, 각 언어마다 열거형으로 할 수 있는 것들이 다르다.
러스트의 열거형은 F#, OCaml, Haskell 과 같은 함수형 언어의 대수 데이터 타입과 비슷하다.

열거형이 적절한 경우

• variants 라 불리는 한정적 경우의 수 중 하나만 될 수 있을 때 적절하다.
• IP 주소는 v4 혹은 v6 라는 두가지 선택지만 존재한다.
  • 이 둘 중 하나여야 하며, 다른 경우는 없다.

열거형 코드로 정의하기

enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}

• enum 키워드를 사용하여 열거형을 정의할 수 있다.
• enum 이름 { } 형태에서 대괄호 내에 열거형 variants 를 정의할 수 있다.

열거형을 이용한 변수 정의

let four = IpAddrKind::V4;
let six = IpAddrKind::V6;

열거형의 요소를 변수에 할당하려면 열거형::variant 형태로 작성하면 된다.

구조체와의 비교, 어떤 때 열거형이 더 적합한가?

IP 주소를 체계적으로 저장하고 싶다고 가정하자.

구조체를 이용했을 때

enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}

struct IpAddr {
    kind: IpAddrKind,
    address: String,
}

let home = IpAddr {
    kind: IpAddrKind::V4,
    address: String::from("127.0.0.1"),
};

let loopback = IpAddr {
    kind: IpAddrKind::V6,
    address: String::from("::1"),
};

• IpAddrKind 로 열거형 타입을 만든 뒤 IpAddr 구조체의 프로퍼티 타입으로 사용하여 IP 주소에 대한 정보를 저장했다.
• 약간 장황하긴 해도, 데이터를 저장하는데 무리는 없다.

열거형을 이용했을 때

enum IpAddr {
    V4(String),
    V6(String),
}

let home = IpAddr::V4(String::from("127.0.0.1"));
let loopback = IpAddr::V6(String::from("::1"));

• 간결하면서도 코드를 읽는 입장에서 동일한 의미로 해석될 수 있는 코드를 작성할 수 있다.

열거형의 장점: 종류별로 다른 타입의 값을 가질 때

enum IpAddr {
    V4(u8, u8, u8, u8),
    V6(String),
}

• 구조체로 구성했으면 복잡했을 수도 있는 부분이지만, 열거형으로 표현하면 간단하다.

표준 라이브러리의 용례

struct Ipv4Addr {
    // details elided
}

struct Ipv6Addr {
    // details elided
}

enum IpAddr {
    V4(Ipv4Addr),
    V6(Ipv6Addr),
}

• 각각 다른 타입에 의해 초기화될 수 있도록 지정했다.
• 러스트의 열거형은 다른 열거형마저 포함할 수 있다.

열거형의 좋은 사용 예시

enum Message {
    Quit,
    Move {x: i32, y: i32},
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}

• 열거형 Message 는 Message 가 가질 수 있는 variants 들을 훌륭하게 표현하고 있다.

열거형을 다시 구조체로 나타내보기

struct QuitMessage; // 유닛 구조체
struct MoveMessage {
    x: i32,
    y: i32,
}
struct WriteMessage(String); // 튜플 구조체
struct ChangeColorMessage(i32, i32, i32); // 튜플 구조체

• Message 열거형은 사실 여러개의 구조체가 뭉쳐있는 것과 동일한 형태였다.

열거형에 메서드 구현하기

impl Message {
    fn call(&self) {
        // 메소드 내용은 여기 정의할 수 있습니다.
    }
}

let m = Message::Write(String::from("hello"));
m.call();

Option 열거형

Null 특성 에 대하여

• 값이 있을수도 없을수도 있는 상황을 나타낸다.
• Rust 에는 Null 특성이 존재하지 않는다.
  • 타 언어에 있는 Null 특성은 Null 인 값을 Null 이 아닌 것처럼 사용했을 때 오류를 만들어내며, 종종 추적하기 어려운 오류가 만들어지기도 한다.

Rust 의 Option

enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

• 이 타입과 if-let 혹은 match 와 같은 예약어를 이용해 컴파일러가 모든 경우를 처리했는지 검증할 수 있게 된다.
  • 버그를 방지할 수 있다.
  • 다른 언어에서도 흔하게 보이는 패턴이다.
• 기본적으로 언어에 포함되기 때문에 명시적으로 가져오지 않아도 사용이 가능하다.
• Option 의 열거형인 Some 과 None 은 앞에 Option:: 을 붙이지 않아도 바로 사용 가능하다.
• <T> 는 제너릭 파라미터이다.

Option 열거형 초기화하기

let some_number = Some(5);
let some_string = Some("a string");
let absent_number: Option<i32> = None;

Option<T> 는 T 와 같은 타입이 아니다.

let x: i8 = 5;
let y: Option<i8> = Some(5);

let sum = x + y;

• 위 코드는 당연히 에러가 나게 된다.

error[E0277]: the trait bound `i8: std::ops::Add<std::option::Option<i8>>` is
not satisfied
 -->
  |
7 | let sum = x + y;
  |           ^^^^^
  |

• 사용을 위해 Option<T> 를 T 로 변환시키는 작업이 필요하다.

러스트가 Option 을 통해 의도한 것

• Option<T> 타입이 아닌 모든 타입은 null 이 아님을 안전하게 가정할 수 있다.
• 타 언어에서처럼 null 의 남용을 막는다.
• 어떤 값이 Option<T> 라면 Option<T> 의 각 variants 경우의 수에 따른 처리를 모두 구현해야 한다.
  • 이 때 if-let 혹은 match 가 매우 유용하다.