The Rust Programming Language

이 문서는 2판 번역본입니다.

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구조체를 정의하고 초기화하기

구조체는 3장에서 학습한 튜플과 비슷합니다. 튜플과 유사하게, 구조체의 구성요소들은 각자 다른 타입을 지닐 수 있습니다. 그러나 튜플과는 다르게 각 구성요소들은 명명할 수 있어 값이 의미하는 바를 명확하게 인지할 수 있습니다. 구조체는 각 구성요소들에 명명을 할 수 있다는 점 덕분에 튜플보다 유연하게 다룰 수 있습니다. 구조체 내의 특정 요소 데이터 명세를 기술하거나, 접근할 때 순서에 의존할 필요가 없기 때문입니다.

구조체를 정의할 때는 struct 키워드를 먼저 입력하고 명명할 구조체명을 입력하면 됩니다. 구조체의 이름은 함께 묶이게 되는 구성요소들의 의미를 내포할 수 있도록 짓는 것이 좋습니다. 이후 중괄호 안에서는, 필드(field)라 불리는 각 구성요소들의 타입과 접근할 수 있는 이름을 정의합니다.

아래 예제 5-1에서는 사용자 계정에 대한 정보를 저장하는 구조체를 정의합니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}
}

Listing 5-1: 사용자 계정정보를 저장하는 User 구조체 정의

정의한 구조체를 사용하려면, 각 필드의 값을 명세한 인스턴스(instance)를 생성해야 합니다. 인스턴스는 구조체의 이름을 명시함으로써 사용할 수 있고, 필드를 식별할 수 있는 이름인 키와 그 키에 저장하고자 하는 값의 쌍(key:value)을 이어지는 중괄호 안에 추가하여 생성할 수 있습니다.

구조체를 정의할때 필드들의 순서가 정의한 필드의 순서와 같을 필요는 없습니다. 달리 서술하자면, 구조체 정의는 무엇이 들어가야 하는 지 대략적으로 정의된 양식 정도라고 생각하시면 되고, 인스턴스는 그것에 특정한 값을 넣어 실체화한 것이라 생각하시면 됩니다. 아래 예제 5-2에서는 특정 사용자를 선언하는 과정을 보여줍니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

let user1 = User {
    email: String::from("someone@example.com"),
    username: String::from("someusername123"),
    active: true,
    sign_in_count: 1,
};
}

Listing 5-2: 구조체 User의 인스턴스 생성하기

구조체에서 특정한 값을 읽어오려면, 점(.) 표기법을 사용하시면 됩니다. 사용자의 이메일 값을 얻고자 하면, user1.email 과 같은 방식으로 접근하실 수 있습니다. 변경이 가능한 구조체 인스턴스에 들어있는 값을 바꾸고자 할 때는, 점(.) 표기법을 사용하여 특정 필드에 새 값을 할당할 수 있습니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}


 let mut user1 = User {
    email: String::from("someone@example.com"),
    username: String::from("someusername123"),
    active: true,
    sign_in_count: 1,
};

user1.email = String::from("anotheremail@example.com");
}

Listing 5-3: User 인스턴스의 email필드 변경하기

인스턴스는 반드시 변경 가능(mutable)해야합니다. Rust에서는 특정 필드만 변경할 수 있도록 허용하지 않습니다. 다른 표현식과 마찬가지로, 함수 본문의 마지막에 새 인스턴스 구조체를 표현식(expressions)으로 생성하여 새 인스턴스를 바로 반환 할 수 있습니다.

Listing 5-4에서는 주어진 email과 user_name으로 User 인스턴스를 반환하는 build_user 함수를 보여줍니다. 활성 필드는 true 값을 가져오고 sign_in_count는 1 값을 가져옵니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email: email,
        username: username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}
}

예제 5-4: 사용자의 이메일과 이름을 받아 User구조체의 인스턴스를 반환하는 build_user 함수

구조체 필드와 동일한 이름으로 함수 매개 변수의 이름을 지정하는 것이 합리적이긴 하지만, email 및 username 필드 이름과 변수를 반복해야하는 것은 비효율적입니다. 구조체에 더 많은 필드가 많다면, 더욱 성가실 것입니다. 다행히도 편리한 방법이 있습니다!

변수명이 필드명과 같을 때 간단하게 필드 초기화하기

변수명과 구조체의 필드명이 같다면, 필드 초기화 축약법(field init shorthand) 을 이용할 수 있습니다. 이를 활용하면 구조체를 생성하는 함수를 더 간단히 작성할 수 있게 됩니다. 아래 예제 5-5의 build_user 함수에는 email과 username 라는 매개변수가 있습니다. 함수는 User구조체가 구현된 인스턴스를 반환합니다.

매개변수인 email과 username이 User구조체의 필드명과 같기 때문에, 함수 build_user 에서 email과 username를 명시하는 부분을 예제 5-4와 같이 다시 작성할 필요가 없습니다.

예제 5-5의 build_user 함수는 예제 5-4와 같은 방식으로 동작합니다. 필드 초기화를 이러한 방식으로 수행하는 문법은 간결한 코드를 작성하는데 도움이 되고, 많은 필드의 값이 정의되어야할 때 특히 유용합니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email,
        username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}
}

예제 5-5: 매개변수 email과 username가 구조체의 필드와 이름이 같아, 함수 내에서 특별히 명시하지 않고 초기화한 예인 build_user 함수

email 필드와 email 매개 변수의 이름이 같기 때문에 email:email 대신 email 만 작성하면됩니다!

구조체 갱신법을 이용하여 기존 구조체 인스턴스로 새 구조체 인스턴스 생성하기

존재하는 인스턴스에서 기존 값의 대부분은 재사용하고, 몇몇 값만 바꿔 새로운 인스턴스를 정의하는 방법은 유용합니다. 예제 5-6는 변수 user2에 email과 username은 새로 할당하고, 나머지 필드들은 예제 5-2에서 정의한 user1의 값들을 그대로 사용하는 방식으로 User 인스턴스를 생성하는 것을 보여줍니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

let user1 = User {
    email: String::from("someone@example.com"),
    username: String::from("someusername123"),
    active: true,
    sign_in_count: 1,
};

let user2 = User {
    email: String::from("another@example.com"),
    username: String::from("anotherusername567"),
    active: user1.active,
    sign_in_count: user1.sign_in_count,
};
}

예제 5-6: user1의 일부 값들을 재사용하여, 구조체 User의 인스턴스 user2를 새로 생성

구조체 갱신법(struct update syntax)은 예제 5-6에서 작성한 짧은 코드와 같은 효과를 낼 수 있습니다. 구조체 갱신법은, 입력으로 주어진 인스턴스와 변화하지 않는 필드들을 명시적으로 할당하지 않기 위해 .. 구문을 사용합니다. 예제 5-7의 코드는 user1 인스턴스와 active, sign_in_count 필드의 값은 같고, email과 username 필드들은 값은 다른 user2 인스턴스를 생성할 때 구조체 갱신법을 사용하는 것을 보여줍니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

let user1 = User {
    email: String::from("someone@example.com"),
    username: String::from("someusername123"),
    active: true,
    sign_in_count: 1,
};

let user2 = User {
    email: String::from("another@example.com"),
    username: String::from("anotherusername567"),
    ..user1
};
}

예제 5-7: 인스턴스 갱신 문법의 사용 예시 - 새 User 구조체 생성 시 email과 username 필드에는 새 값을 할당하고, 나머지 필드는 user1에서 재사용

이름이 없고 필드마다 타입은 다르게 정의 가능한 튜플 구조체

구조체명을 통해 의미를 부여할 수 있으나 필드의 타입만 정의할 수 있고 명명은 할 수 없는, 튜플 구조체(tuple structs)라 불리는 튜플과 유사한 형태의 구조체도 정의할 수 있습니다.

튜플 구조체는 일반적인 구조체 정의방법과 똑같이 struct 키워드를 통해 정의할 수 있고, 튜플의 타입 정의가 키워드 뒤에서 이루어지면 됩니다. 아래는 튜플 구조체인 Color, Point의 정의와 사용 예시 입니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);
}

다른 튜플 구조체이기 때문에, black과 origin이 다른 타입이란 것을 유념해 두셔야 합니다. 구조체 내의 타입이 모두 동일하더라도 각각의 구조체는 고유의 타입이기 때문입니다. 한편 튜플 구조체 인스턴스는, 3장에서 살펴 본 튜플과 비슷하게 동작합니다.

필드가 없는 유사 유닛 구조체

또한 어떤 필드도 없는 구조체 역시 정의할 수 있습니다! 이는 유닛 타입인 ()와 비슷하게 동작하고, 그 때문에 유사 유닛 구조체(unit-like structs)라 불립니다. 유사 유닛 구조체는 특정한 타입의 트레잇(trait)을 구현해야하지만 타입 자체에 데이터를 저장하지 않는 경우에 유용합니다. 트레잇(trait)에 대해서는 10장에서 더 살펴보도록 하겠습니다.

구조체 데이터의 소유권(Ownership)

예제 5-1에서의 User 구조체 정의에서는, &str 문자 슬라이스 타입 대신 String타입을 사용했습니다. 이는 의도적인 선택으로, 구조체 전체가 유효한 동안 구조체가 그 데이터를 소유하게 하고자 함입니다.

구조체가 소유권이 없는 데이터의 참조를 저장할수는 있지만, 10장에서 언급 될 라이프타임(lifetimes) 의 사용을 전제로 합니다. 라이프타임은 구조체가 존재하는동안 참조하는 데이터를 계속 존재할 수 있도록 합니다. 라이프타임을 사용하지 않고 참조를 저장하고자 하면 아래와 같은 일이 발생합니다.

Filename: src/main.rs

struct User {
    username: &str,
    email: &str,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        email: "someone@example.com",
        username: "someusername123",
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

컴파일러는 라이프타임이 명시되어야 한다고 에러를 발생시킵니다.

error[E0106]: missing lifetime specifier
 -->
  |
2 |     username: &str,
  |               ^ expected lifetime parameter

error[E0106]: missing lifetime specifier
 -->
  |
3 |     email: &str,
  |            ^ expected lifetime parameter

참조가 저장이 불가능한 위 에러 개선에 대해서는 10장에서 살펴보도록 하겠습니다. 지금은 &str 대신 String 을 사용하는 방식으로 에러를 고치도록 하겠습니다.