7장: 열거형, 유니온, 매치

구조체는 관련된 데이터를 함께 묶습니다 — Point는 언제나 x 그리고y입니다. 이번 장은 그 반대되는 형태를 다룹니다: 여러 대안 중 하나인 데이터입니다. 고정된 이름 붙은 값들의 집합을 위한 열거형, "이 타입들 중 하나이며, 이것이 그 무엇인지"를 위한 태그된 유니온, 그리고 둘 다 안전하게 처리하는 유일한 구성 요소인 match를 다룹니다.

열거형

명시적인 기반 타입을 가진 열거형은 크기가 명시된 C의 열거형과 똑같이 생겼습니다.

enum Status : int {
    OK = 200,
    NotFound = 404,
    ServerError = 500
}

enum Status s = NotFound;
printf("%d\n", (int)s);   // 404

C나 C++의 열거형을 써 본 적이 있다면 놀랄 것이 없습니다 — 이름 붙은 정수 상수의 작은 집합이며, 기반 저장 타입을 컴파일러가 고르도록 맡기는 대신 명시적으로 밝힙니다.

유니온: 나란히가 아니라 대안

구조체는 "이 필드들 전부, 항상"입니다. union은 "이 필드들 중 정확히 하나이며, 언어가 그것이 무엇인지 기억한다"입니다.

union Shape {
    double radius;
    double side;
}

이것은 C 스타일 유니온을 선언하는 것처럼 보일 수 있습니다 — 같은 필드, "같은 바이트에 대한 서로 다른 해석"이라는 | 모양의 동일한 사고 모델입니다. 하지만 정확히는 그렇지 않습니다. SafeC의 모든 union은 태그된 유니온입니다: 필드들과 함께, 컴파일러는 실제로 어느 것이 살아 있는지 기록하는 숨겨진 마커를 유지하며, 값을 다시 꺼내는 유일한 방법은 match를 통하는 것입니다 — 순수 C의 타입 펀닝 유니온이 허용하는 방식으로(그리고 실제 C 버그들이 실수로 정기적으로 악용하는 방식으로) 여러분이 설정한 것과 다른 필드를 실수로 읽을 방법이 없습니다.

유니온 값을 생성할 때는 타입과 채우는 필드를 이름 지어, 생성자 호출처럼 씁니다.

union Shape circle = Shape.radius(2.0);
union Shape square = Shape.side(3.0);

읽기는 match를 사용하며, 변형(variant)마다 .이 앞에 붙은 패턴을 씁니다 — 이 앞의 점이 이것을 (enum에 대해 매칭할 때 쓰는 평범한 식별자 패턴이나, 앞 장의 null/some(x) 패턴이 아닌) 태그된 유니온 패턴으로 표시하는 부분입니다.

double area(union Shape s) {
    return match (s) {
        case .radius(r): 3.14159 * r * r,
        case .side(sd):  sd * sd,
    };
}

area(circle);   // 12.56636
area(square);   // 9.0

case .radius(r): 안에서 r은 페이로드의 타입(여기서는 double)으로 직접 바인딩됩니다 — 수동 언래핑도 필요 없고, r을 실수로 side 변형인 것처럼 읽을 방법도 없습니다. 컴파일러는 태그로부터 이미 어느 필드가 살아 있는지 알고 있으며, match는 그저 그것을 물어보는 구문일 뿐입니다.

문으로서의 match vs. 식으로서의 match

이제 match가 가질 수 있는 두 가지 형태를 모두 보았습니다. 문으로 쓰일 때는 각 분기가 블록을 실행하며, 가능한 모든 케이스를 커버해야 한다는 요구 사항이 없습니다 — 커버되지 않은 케이스는 그냥 아무것도 하지 않고 통과할 뿐이며, 이는 오류가 아니라 경고에 불과할 만큼 무해합니다.

match (day) {
    case Monday: printf("start of the week\n");
    case Friday: printf("almost done\n");
    // 그 외 요일: 조용히 통과 -- 컴파일러 경고일 뿐, 오류 아님
}

식으로 쓰일 때 — 위의 area가 매칭된 분기가 평가하는 값을 반환하듯이, 값을 만들어내는 데 쓰일 때 — 는 모든 케이스를 진짜로 커버해야 합니다. 아무것도 매칭되지 않는 경로에서 만들어낼 만한 합리적인 값이 없기 때문입니다. 그래서 area의 두 변형(radius, side)만으로 충분했던 것입니다 — 필드가 두 개뿐인 유니온은 태그도 두 개뿐이므로, 둘 다 커버하는 것이 곧 완전성입니다. 모든 케이스가 커버되었는지 확신할 수 없거나, 전부 나열하고 싶지 않을 때는 언제든 default: 분기를 추가하세요.

int severity_of(enum Status s) {
    return match (s) {
        case OK:      0,
        case NotFound: 1,
        default:       2,   // ServerError와 그 외 모든 것을 잡음
    };
}

범위와 다중 값 패턴

match는 위의 Status 열거형이 암시하는 상태 코드/버킷 로직과 정확히 같은 종류에 유용한 정수 범위와 분기당 여러 값도 처리합니다.

match (status_code) {
    case 200:      printf("OK\n");
    case 400..499: printf("client error\n");
    case 500..599: printf("server error\n");
    default:       printf("other\n");
}

match (day) {
    case 1, 7:          printf("weekend\n");
    case 2, 3, 4, 5, 6:  printf("weekday\n");
}

교차(alternation)에는 파이프가 아니라 쉼표(case 1, 7:)를 쓴다는 점에 주의하세요. 범위는 정수뿐 아니라 문자 패턴에서도 동작합니다 — case 'a'..'z': — 더 많은 범위 패턴 예제는 제어 흐름을 참고하세요.

다음: 에러 처리 — ?T 옵셔널은, 내부적으로는 이번 장에서 여러분이 직접 만드는 법을 배운 두 변형(variant)짜리 태그된 유니온(none/some(x))과 정확히 같은 것입니다. 그것이 바로 5장에서 이미 그 match 구문이 낯익어 보였던 이유입니다.