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트레이트(Traits)

앞선 섹션들 중에서 컴파일 시점 반환값 예측(compile-time function evaluation) 이 D 언어의 특장점 중 하나로 소개를 했는데, 이걸 내부 구조 확인(introspection) 기능을 함께 사용해 제네릭(generic)을 사용한 코드로부터 더욱 강력한 결과물을 얻을 수 있습니다.

D 언어 컴파일러는 함수 호출 형태로부터 적용 가능한 트레이트를 찾고, 해당 트레이트에 맞춰 기계어로 컴파일 해줍니다.

명시적 약속(Explicit contracts)

트레이트를 함수 선언부에 함께 작성하여 어떤 특성을 가진 입력값을 받을지 명시할 수 있습니다. splitIntoWords 를 예로 들면, 이 함수는 어느 형식의 문자열 타입이든 문자열이라고 간주할 수 있는 타입 S 에 대해 모두 적용됩니다. 

S[] splitIntoWord(S)(S input)
if (isSomeString!S)

이런 기법은 템플릿 파라미터에도 적용되며, 아래 예제의 myWrapper 는 주어진 f 가 호출 가능한 특성을 가질 것을 트레이트로 명시하고 있습니다. 

void myWrapper(alias f)
if (isCallable!f)

좀 더 복합적인 예제를 살펴보기 위해 표준 라이브러리 std.algorithm.searching 에 포함된 commonPrefix 함수를 살펴보겠습니다. 이 함수는 범위 탐색 이 가능한 두 입력값에 대하여 공통되는 시작 부분을 찾습니다. 

auto commonPrefix(alias pred = "a == b", R1, R2)(R1 r1, R2 r2)
if (isForwardRange!R1
    isInputRange!R2 &&
    is(typeof(binaryFun!pred(r1.front, r2.front)))) &&
    !isNarrowString!R1)

이 함수는 선언될 때 여러 트레이트로, 해당 트레이트를 지원하는 입력값이 제공되길 기다립니다. 이 함수를 호출하기 위해 지켜줘야할 특성들을 다음과 같습니다.

  • r1 은 범위 탐색 을 몇번 처음부터 끝까지 반복해도 항상 같은 값들을 탐색할 수 있어야합니다. (isForwardRange 트레이트에 의해 제약됨)
  • r2 는 순회 가능 특성을 가지고 있어야 합니다. (isInputRange 트레이트에 의해 제약됨)
  • pred 는 r1 과 r2 가 갖고 있는 원소를 입력값으로 받았을 때 동작해야합니다.
  • r1 은 D 언어에서 보장하는 유니코드 문자열 타입이어야만 합니다. (char[], string, wchar 또는 wstring) 만약 아니라면 디코드를 해서 유니코드로 바꿔줄 필요가 있습니다.

특화된 처리(Specialization)

API를 작성할 때 다용도로 동작할 수 있게 만들길 원하지만, 이걸 위해 프로그램 실행 시간에 타입을 검증하는 것처럼 추가적 실행과정이 더 들어가는 건 원하지 않을 것입니다.

내부 구조 확인(introspection) 기법과 CTFE를 이용하여 컴파일 시점에 특화된 함수들을 미리 만들어 놓고 곧바로 실행하여 최적의 성능을 얻을 수 있습니다.

이러한 특화된 처리가 적용되면 좋은 경우로는 리스트(list)나 스트림(stream)처럼 길이를 확인하려면 전체 개수를 세어봐야하는 타입과, 선언한 시점부터 길이를 알 수 있는 배열(array) 타입 모두에서 길이를 구해야하는 함수를 작성하는 경우를 들 수 있습니다.

순회 가능 한 타입이라면 std.range 의 walkLength 와 배열이 가지고 있는 .length 프로퍼티 두 가지만으로 모든 입력값의 경우를 일반화할 수 있습니다. 

static if (hasMember!(r, "length"))
    return r.length; // r에 length 프로퍼티가 있다면 바로 구합니다. O(1)의 복잡도를 나타냅니다
else
    return r.walkLength; // r에 해당 프로퍼티가 없다면 하나씩 세어 몇개인지 확인합니다. O(n)의 복잡도를 갖습니다

commonPrefix

Phobos 표준 라이브러리 내에 컴파일 시점의 내부 구조 탐색을 적용한 부분은 곳곳에 숨어있습니다. commonPrefix 는 RandomAccessRange 타입이 들어올 때와 일반적인 범위 탐색 타입이 들어올 때 동작이 다릅니다. RandomAccessRange 쪽이 좀 더 빠르게 동작하는데, 왜냐면 순차적으로 가지 않고 임의로 다른 곳으로 이동하여 탐색할 수 있어 알고리즘이 더 빠르게 동작할 수 있게 해주기 때문입니다.

CTFE를 좀 더 체험하기(More CTFE magic)

std.traits 에는 D 언어에서 쓰일 수 있는 대부분의 트레이트 가 들어있습니다. 단 compiles 처럼, 해당 코드가 컴파일 되는지 확인해주는 트레이트들은 제외됩니다. 

__traits(compiles, obvious error - $%42); // false

특별한 키워드(Special keywords)

편리한 디버깅을 위해 D 언어는 몇가지 특별한 키워드를 제공하고 있습니다. 

void test(string file = __FILE__, size_t line = __LINE__, string mod = __MODULE__,
          string func = __FUNCTION__, string pretty = __PRETTY_FUNCTION__)
{
    writefln("file: '%s', line: '%s', module: '%s',\nfunction: '%s', pretty function: '%s'",
             file, line, mod, func, pretty);
}

이 특별한 키워드 중 하나를 사용하면, 시스템 시간을 확인하기 위해 time 명령어를 셸에 입력하지 않아도 됩니다. 

rdmd --force --eval='pragma(msg, __TIMESTAMP__);'

더 살펴보기

rdmd playground.d