데이터 타입들

이 문서는 2판 번역본입니다.

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Rust에서 사용되는 모든 값들은 어떤 타입을 갖습니다. 그러니 어떤 형태의 데이터인지 명시하여 Rust에게 알려줘서 이를 통해 데이터를 어떻게 다룰지 알 수 있도록 해야 합니다. 이번 장에서, 우리는 언어에 포함되어 있는 여러 타입들을 살펴보고자 합니다. 타입은 크게 스칼라와 컴파운드, 둘로 나눌 수 있습니다.

이번 장의 전체에 걸쳐 주지해야 할 점은 Rust는 타입이 고정된 언어라는 점 입니다. 이게 의미하는 바는 모든 변수의 타입이 컴파일 시에 반드시 정해져 있어야 한다는 겁니다. 보통 컴파일러는 우리가 값을 사용하는 지에 따라 타입을 추측할 수 있습니다. 2장에서 String을 parse를 사용하여 숫자로 변환했던 경우처럼 타입의 선택 폭이 넓은 경우는 반드시 타입의 명시를 첨가해야 합니다. 다음처럼:

#![allow(unused)]
fn main() {
let guess: u32 = "42".parse().expect("Not a number!");
}

여기에 타입 명시를 첨가하지 않은 경우, Rust는 다음과 같은 에러를 발생시킵니다.
이와 같은 에러는 컴파일러가 우리에게 사용하고 싶은 타입이 무엇인지 추가적인 정보를 요구하는 겁니다.

error[E0282]: type annotations needed
 --> src/main.rs:2:9
  |
2 |     let guess = "42".parse().expect("Not a number!");
  |         ^^^^^
  |         cannot infer type for `_`
  |         consider giving `guess` a type

우리가 다루고자 하는 다양한 데이터 타입들 각각의 타입 명시를 살펴보겠습니다.

스칼라 타입들

스칼라는 하나의 값으로 표현되는 타입입니다. Rust는 정수형, 부동소수점 숫자, boolean, 그리고 문자, 네 가지 스칼라 타입을 보유하고 있습니다. 아마 다른 프로그래밍 언어에서도 본 적이 있겠지만, Rust에서 이들이 어떻게 동작하는지 살펴보도록 합시다.

정수형

정수형은 소수점이 없는 숫자 입니다. 우리는 이번 장의 앞부분에서 u32타입인 정수형을 사용했었습니다. 해당 타입의 선언은 부호 없는 32비트 변수임을 나타냅니다 (부호 있는 타입은 u대신 i로 시작합니다.) 표 3-1은 Rust에서 사용되는 정수형들을 보여줍니다. 부호, 미부호로 나뉜 다른 열의 타입을 사용하여(i16처럼) 정수 값의 타입을 선언할 수 있습니다.

Table 3-1: Rust에서의 정수 타입

Length	Signed	Unsigned
8-bit	i8	u8
16-bit	i16	u16
32-bit	i32	u32
64-bit	i64	u64
arch	isize	usize

각각의 타입은 부호 혹은 미부호이며 명시된 크기를 갖습니다. 부호 혹은 미부호의 의미는, 숫자가 양수 혹은 음수를 다룰 수 있는지 혹은 없는지를 나타냅니다. 다르게 말하면, 숫자가 부호를 가져야 하는 경우(부호) 혹은 오직 양수만을 가질 것이기에 부호가 없이도 표현할 수 있는가(미부호)를 나타냅니다. 종이에 숫자 기재하는 것과 같죠: 부호와 함께 다뤄야 하는 경우에 숫자는 더하기 혹은 빼기 기호와 함께 표시하죠. 숫자가 양수라고 가정해도 문제 없는 상황에는 부호 없이 표시하게 됩니다. 부호된 숫자는 2의 보수 형태를 사용하여 저장됩니다. (2의 보수가 모른다면 검색해보세요. 이 책에서 다루는 내용이 아닙니다.)

각 부호 변수는 -(2^{n - 1}) 부터 2^{n - 1} - 1 까지의 값을 포괄합니다. 여기서 n은 사용되는 타입의 비트 수 입니다. 즉, i8은 -(2⁷) 에서 2⁷ - 1 까지의 값, 즉 -128 에서 127 사이의 값을 저장할 수 있습니다. 미부호 타입은 0 에서 2ⁿ - 1 까지의 값을 저장할 수 있습니다. 즉, u8 타입은 0 에서 2⁸ - 1 다시 말해, 0 에서 255 까지의 값을 저장할 수 있습니다.

추가로, isize와 usize타입은 당신의 프로그램이 동작하는 컴퓨터 환경이 64-bits인지 아닌지에 따라 결정됩니다. 64-bit 아키텍처이면 64bit를, 32-bit 아키텍처이면 32bit를 갖게 됩니다.

당신은 테이블 3-2에서 보여주는 형태들처럼 정수형 리터럴을 사용할 수 있습니다. byte 리터럴을 제외하고 모든 정수형 리터럴은 57u8과 같은 타입 접미사와 1_000과 같이 시각적인 구분을 위한 _의 사용을 허용합니다.

Table 3-2: Rust의 정수형 리터럴들

Number literals	Example
Decimal	`98_222`
Hex	`0xff`
Octal	`0o77`
Binary	`0b1111_0000`
Byte (`u8` only)	`b'A'`

그렇다면 어떤 타입의 정수를 사용해야 할까요? 확실하게 정해진 경우가 아니면 Rust의 기본 값인 i32가 일반적으로는 좋은 선택입니다. 이는 일반적으로 가장 빠르기 때문이죠. 심지어 64-bit 시스템에서도요. isize나 usize는 주로 일부 콜렉션 타입의 색인에 사용됩니다.

부동 소수점 타입

Rust에는 소수점을 갖는 숫자인 부동소수점 숫자를 위한 두 가지 기본 타입도 있습니다. Rust의 부동소수점 타입은 f32와 f64로, 예상하신 대로 각기 32bit와 64bit의 크기를 갖습니다. 기본 타입은 f64인데, 그 이유는 최신의 CPU 상에서는 f64가 f32와 대략 비슷한 속도를 내면서도 더 정밀한 표현이 가능하기 때문입니다.

다음은 부동소수점 숫자가 활용되는 예제입니다:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let x = 2.0; // f64

    let y: f32 = 3.0; // f32
}

부동소수점 숫자는 IEEE-754 표준에 따라 표현됩니다. f32 타입은 1배수의 정밀도인 부동소수점이고, f64는 2배수의 정밀도인 부동소수점입니다.

수학적 연산들.

Rust가 지원하는 일반적인 기본 수학적 연산은 기대하신 것처럼 모든 숫자 타입에 적용됩니다: 더하기, 빼기, 곱하기, 나누기 등등. 다음의 코드로 보여주려는 것은 각 경우를 let문 내에서 사용할 수 있는 방법입니다.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    // addition
    let sum = 5 + 10;

    // subtraction
    let difference = 95.5 - 4.3;

    // multiplication
    let product = 4 * 30;

    // division
    let quotient = 56.7 / 32.2;

    // remainder
    let remainder = 43 % 5;
}

위의 문장에서 각 표현식들은 수학 연산자를 사용하여 산출된 값을 변수로 bound 합니다. 부록 B에 Rust에서 제공하는 모든 연산자 목록이 들어있습니다.

Boolean 타입

대부분의 다른 언어들처럼, boolean 타입은 Rust에서 둘 중 하나의 값만 가질 수 있습니다: true와 false. boolean 타입은 러스트에서 bool로 명시됩니다.

예제:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let t = true;

    let f: bool = false; // with explicit type annotation
}

boolean 값을 사용하는 주된 방법은 if문과 같은 조건문에서 조건으로 사용하는 것입니다. 우리는 if문이 Rust에서 동작하는 방식을 “제어 흐름” 장에서 다루게 될 겁니다.

문자 타입

지금까지 숫자 타입만을 살펴봤는데, Rust는 문자 또한 지원합니다. Rust의 char는 이 언어의 가장 근본적인 알파벳 타입이고, 다음의 코드는 이를 사용하는 한 가지 방법입니다. 스트링이 큰따옴표를 쓰는 것에 반하여 char 타입은 작은따옴표로 쓰는 점을 주목하세요:

Filename: src/main.rs

fn main() {
   let c = 'z';
   let z = 'ℤ';
   let heart_eyed_cat = '😻';
}

Rust의 char타입은 Unicode Scalar를 표현하는 값이고 이는 ASCII 보다 많은 표현을 가능하게 합니다. 억양 표시가 있는 문자, 한국어/중국어/일본어 표의 문자, 이모티콘, 넓이가 0인 공백문자 모두가 Rust에서는 char타입으로 사용할 수 있습니다. Unicode Scalar 값의 범위는 U+0000에서 U+D7FF 그리고 U+E000에서 U+10FFFF 를 포괄합니다. 그럼에도 불구하고 “문자”는 Unicode을 위한 개념이 아니기 때문에, 당신의 인간적 직관에 따른 “문자”와 Rust의 char가 동일하지 않을 수 있습니다. 우리는 8장 “Strings” 부에서 이 주제에 대해 상세히 다루게 될 겁니다.

복합 타입들

복합 타입들은 다른 타입의 다양한 값들을 하나의 타입으로 묶을 수 있습니다. Rust는 두 개의 기본 타입들을 갖고 있습니다: 튜플과 배열.

값들을 집합시켜서 튜플화하기.

튜플은 다양한 타입의 몇 개의 숫자를 집합시켜 하나의 복합 타입으로 만드는 일반적인 방법입니다.

우리는 괄호 안에 콤마로 구분되는 값들의 목록을 작성하여 튜플을 만듭니다. 튜플에 포함되는 각 값의 타입이 동일할 필요없이 서로 달라도 됩니다. 다음의 예제에 우리는 선택 사항인 타입 명시를 추가했습니다.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
}

튜플은 단일 요소를 위한 복합계로 고려되었기에 변수 tup에는 튜플 전체가 bind 됩니다. 개별 값을 튜플의 밖으로 빼내오기 위해서는, 패턴 매칭을 사용하여 튜플의 값을 구조해체 시키면 됩니다. 다음을 봅시다:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let tup = (500, 6.4, 1);

    let (x, y, z) = tup;

    println!("The value of y is: {}", y);
}

해당 프로그램은 처음에 튜플을 만들고 변수 tup에 bind 시킵니다. 이후 패턴과 let을 통해 tup을 세개의 분리된 변수 x, y, 그리고 z에 이동시킵니다. 이것을 구조해체라고 부르는 이유는 하나의 튜플을 세 부분으로 나누기 때문입니다. 최종적으로 프로그램은 y의 값을 출력할 것이고 이는 6.4입니다.

패턴 매칭을 통한 구조해체에 추가로, 우리는 마침표(.) 뒤에 우리가 접근하길 원하는 값의 색인을 넣는 것을 통해 튜플의 요소에 직접적으로 접근할 수 있습니다. 예제를 봅시다:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let x: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);

    let five_hundred = x.0;

    let six_point_four = x.1;

    let one = x.2;
}

위의 프로그램은 튜플 x를 만들고, 이의 각 요소들을 그들의 색인을 통해 접근하여 새 변수를 만듭니다. 대부분의 언어가 그렇듯이, 튜플의 첫 번째 색인은 0 입니다.

배열

여러 값들의 집합체를 만드는 다른 방법은 배열입니다. 튜플과는 다르게, 배열의 모든 요소는 모두 같은 타입이여야 합니다. Rust의 배열이 몇 다른 언어들의 배열과 다른 점은 Rust에서는 배열은 고정된 길이를 갖는다는 점입니다: 한번 선언되면, 이들은 크기는 커지거나 작아지지 않습니다.

Rust에서는 대괄호 안에 값들을 콤마로 구분하여 나열해서 배열을 만듭니다:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
}

배열이 유용할 때는 당신의 데이터를 heap보다 stack에 할당하는 것을 원하거나(stack 과 heap에 대해서는 4장에서 다루게 될 것입니다), 당신이 항상 고정된 숫자의 요소를 갖는다고 확신하고 싶을 때입니다. 이들은 벡터 타입처럼 가변적이지 않습니다. 벡터 타입은 유사 집합체로 표준 라이브러리에서 제공되며 확장 혹은 축소가 가능합니다. 배열이나 벡터 중에 뭘 선택해야 할지 확실하지 않은 상황이라면 벡터를 사용하도록 하세요. 8장에서 벡터에 대해 더 자세히 다룹니다.

벡터가 아닌 배열을 선택하게 되는 경우의 예로, 프로그램이 올해의 달 이름을 알고자 할 경우입니다. 프로그램이 달을 추가하거나 삭제하는 경우는 거의 없을 것이므로, 고정적으로 12개의 아이템을 가질테니 배열을 사용하면 됩니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
let months = ["January", "February", "March", "April", "May", "June", "July",
              "August", "September", "October", "November", "December"];
}

배열 요소에 접근하기

배열은 stack에 단일 메모리 뭉치로 할당됩니다. 우리는 색인을 통해 배열의 요소에 접근할 수 있습니다. 이렇게요:

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];

    let first = a[0];
    let second = a[1];
}

이번 예제에서, first로 명명된 변수는 값 1이 될텐데, 왜냐면 배열 색인 [0]에 들어있는 값이기 때문이죠. second로 명명된 변수는 배열의 색인 [1]의 값인 2가 되겠죠.

유효하지 않은 배열 요소에 대한 접근

만약 우리가 배열의 끝을 넘어선 요소에 접근하려고 하면 어떻게 될까요? 예제를 다음처럼 변경해봤습니다.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
    let index = 10;

    let element = a[index];

    println!("The value of element is: {}", element);
}

이번 코드를 cargo run을 통해 동작시키면 다음의 결과를 얻게 됩니다:

$ cargo run
   Compiling arrays v0.1.0 (file:///projects/arrays)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31 secs
     Running `target/debug/arrays`
thread '<main>' panicked at 'index out of bounds: the len is 5 but the index is
 10', src/main.rs:6
note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace.

컴파일 시에는 아무런 에러도 발생시키지 않습니다만, 프로그램의 결과는 실행 중에 에러가 발생했고 성공적으로 종료되지 못했다고 나옵니다.

색인을 사용하여 요소에 접근하려고 하면 Rust는 지정한 색인이 배열 길이보다 작은지 확인합니다. 색인이 길이보다 길면 Rust는 프로그램이 오류와 함께 종료 될 때 Rust가 사용하는 용어인 *패닉(panic)*합니다.

이것은 Rust의 안전 원칙이 동작하는 첫 번째 예입니다. 많은 저수준 언어에서 이러한 타입의 검사는 수행되지 않으며 잘못된 색인을 제공하면 유효하지 않은 메모리에 액세스 할 수 있습니다. Rust는 메모리 접근을 허용하고 계속 진행하는 대신 즉시 종료하여 이러한 종류의 오류로부터 사용자를 보호합니다. 9 장에서는 Rust의 오류 처리에 대해 자세히 설명합니다.