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범위 탐색(Ranges)

foreach 를 이전 섹션에서 간편하게 이용할 수 있다는 걸 확인했습니다. 이런 형태였습니다. 

foreach (element; range)
{
    // Loop body...
}

그러나 실제로 foreach 는 컴파일 과정에서 다음과 같은 형태로 바뀌게 됩니다. 다시 말하면, 범위 탐색 기능을 제공하려면 필요한 몇가지 프로퍼티가 존재한다는 것입니다. 특히, popFront() 함수의 동작 때문에 __rangeCopy에 올 타입에 주의해야합니다. 

for (auto __rangeCopy = range;
     !__rangeCopy.empty;
     __rangeCopy.popFront())
 {
    auto element = __rangeCopy.front;
    // Loop body...
}

popFront() 함수로 인해 class 와 같은 참조 타입을 범위 탐색 의 대상으로 사용하게 되면 첫번째 탐색은 잘 되지만 두번째 탐색과 그 이후의 모든 탐색은 실패합니다. 왜냐면 참조 타입의 원본 값이 변형되기 때문입니다. popFront 가 동작함에 따라 갖고 있는 값이 하나씩 사라지고 나중엔 텅 빈 상태가 되는 것입니다. (break 로 도중에 중단하게 되면 멈춘 지점부터는 남아있습니다) struct 와 같은 비참조 타입은 변수에 할당할 때 '복사(copy)' 가 일어나게 되는데 이 덕분에 원본은 무사하고, 다음 범위 탐색 에서도 이전과 똑같이 동작하게 됩니다. 참조 타입에서 일아났던 특성을 destructive 라고 부르고, 비참조 타입에서 일어났던 특성을 non-destructive 라고 부르니 참고하십시오.

대부분 Phobos 표준 라이브러리 내의 함수들은 foreach 를 안전하게 실행할 수 있도록 되어있습니다만은, 100% 보장된 것은 아닙니다. 만약 절대적으로 원본이 유지되어야한다면 forward range(예지형 범위 탐색) 기법을 제공하는 알고리즘을 선택해야합니다.

그렇다면 어떤 타입이 범위 탐색 기능을 제공할 수 있는지 살펴보겠습니다. 아래와 같은 범위 인터페이스 를 제공하기만 한다면 그 어떤 타입이든 이용할 수 있습니다. 

    struct Range
    {
        T front() const @property;
        bool empty() const @property;
        void popFront();
    }

empty 와 front 는 const 함수로 정의되어 있기에 값 내부를 바꾸지 않는다고 약속하고 있습니다. 반드시 const 로 선언해야하는 것은 아닙니다.

표준 라이브러리의 std.range 와 std.algorithm 에서 제공하는 함수들을 통해 범위 탐색 을 쉽게 이용할 수 있습니다. 또한 구현하는 입장에서, 범위 탐색 중 값 하나 하나를 제공하기 위한 복잡한 과정들을 단순한 인터페이스로 감추는 것과 동시에, 제공될 값들을 한번에 모두 생성하는 게 아니라 하나의 값이 필요할 때 한번의 연산만 수행할 수 있는 지연(lazy) 생성 기법을 적용하기 쉽습니다. 쉽게 설명하면, popFront() 가 이루어질 때마다 하나씩 만들어주면 된다는 것입니다.

기본 알고리즘 외에 특별한 알고리즘들은 D 언어 심화 강좌 에서 살펴볼 수 있습니다.

실습

아래 소스코드를 완성하여 FibonacciRange 범위 탐색을 구현하고, 피보나치 수열 이 순서대로 생성되어 하나씩 값이 나올 수 있도록 만들어 봅시다.

assert 는 올바르게 코드가 작성되었는지 검증하기 위해 미리 작성되어있습니다. assert 가 거슬린다고 다 지워버리는 어리석은 행동을 자제해주십시오.

더 살펴보기

rdmd playground.d