구조체
구조체Struct는 여러 값을 묶을 수 있게 해주는 문법입니다. C에도 구조체가 있지만, 러스트의 구조체는 메서드와 연관함수까지 포괄한다는 점에서 다른 컴퓨터언어의 클래스에 해당하는 개념에 더 가깝습니다. 이번 글에서는 러스트의 구조체에 대해 알아봅니다.
구조체 만들기
struct User {
active: bool,
username: String,
email: String,
sign_in_count: u64,
}
구조체를 정의하기 위한 키워드는 struct이며, 다음으로 구조체의 이름을 정하고 중괄호{} 안에 구조체의 구성 요소인 필드field의 이름과 타입을 정의하면 된다.
튜플 구조체
구조체 자체에 이름을 짓지만 필드에는 이름을 짓지 않을 수 있는데, 이런 구조체를 튜플 구조체tuple structs라고 부른다. 아래와 같이 선언하며, 구조체이기 때문에 필드가 동일하더라도 이름이 다르면 타입도 다르다는 점에 유의해야 한다.
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);
fn main() {
let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);
}
이렇게 튜플 구조체를 선언하고 인스턴스를 만들면 필드 별로 변수를 만들 수도 있고, .과 인덱스로 개별 값에 접근할 수도 있다.
let (r, g, b) = black;
let red = black.0;
유사 유닛 구조체
한발 더 나아가, 필드가 없는 구조체를 정의할 수도 있다. 이런 구조체를 유사 유닛 구조체unit-like structs라고 부르는데, 아무것도 없는 빈 구조체라고 생각하면 된다.
struct AlwaysEqual;
fn main() {
let subject = AlwaysEqual;
}
인스턴스 만들기
인스턴스 선언
이렇게 정의한 구조체를 사용하기 위해서는 구조체의 인스턴스Instance를 생성해야 한다. 사용하고자 하는 구역에서 구조체의 이름을 적고 중괄호 안에 각 필드의 이름과 값을 아래와 같이 지정해주면 된다. 구조체가 인스턴스를 만들기 위한 양식인 셈이다. 이때 필드의 순서는 구조체와 동일할 필요는 없다.
fn main() {
let user1 = User {
active: true,
username: String::from("someusername123"),
email: String::from("someone@example.com"),
sign_in_count: 1,
};
}
이렇게 생성된 인스턴스에서 특정 값을 얻는 방법은 인스턴스.필드로 표기하면 된다. 이를테면 user1.username이나 user1.sign_in_count처럼 사용하면 User 구조체의 인스턴스 user1에 저장된 필드의 값을 가져올 수 있는 것이다. 만약 인스턴스의 어떤 필드 값을 바꾸고자 한다면, 인스턴스의 가변성이나 불변성은 인스턴스 전체에 일괄적으로 적용되기 때문에 모든 필드가 가변이거나 모든 필드가 불변이라는 것을 아는 것이 중요하다. 일부 필드만 가변일 수는 없다.
구조체 업데이트
인스턴스를 만들 때 흔히 사용하는 방법 중 하나는 다른 인스턴스에서 일부 필드의 값만 바꿔 새로운 인스턴스를 생성하는 것인데, 이럴 때 유용하게 쓸 수 있는 것이 바로 러스트의 구조체 업데이트 문법struct update syntax다.
struct User {
active: bool,
username: String,
email: String,
sign_in_count: u64,
}
fn main() {
let user1 = User {
active: true,
username: String::from("someusername123"),
email: String::from("someone@example.com"),
sign_in_count: 1,
};
let user2 = User {
active: user1.active,
username: user1.username,
email: String::from("another@example.com"),
sign_in_count: user1.sign_in_count,
};
}
새로운 인스턴스 user2를 만들 때 user1에서 필드를 가져온 경우, 구조체 문법을 쓰지 않는다면 위와 같이 적게 되는데, 구조체 업데이트 문법을 사용하면 코드를 줄일 수 있다.
fn main() {
// --생략--
let user2 = User {
email: String::from("another@example.com"),
..user1
};
}
이렇게 적기만 해도 명시된 email 필드를 제외한 나머지 필드는 user1에서 가져온 것과 동일하다. 이때, 새로 선언할 필드를 미리 선언하고 ..user1은 맨 마지막에 사용해 나머지 케이스를 포괄하는 느낌으로 사용해야 한다. 이때 기존 인스턴스를 사용하지 못하는 경우도 있는데, 이는 필드의 특성에 따라 좌우된다.
필드 초기화 축약법
인스턴스를 만들 때 사용하는 또 한가지 방법은 함수를 이용하는 것이다. 전달하고자 하는 필드를 매개변수로 하고 구조체를 반환하는 함수를 이용해 호출하는 쪽에서 인스턴스 생성을 함수 호출로 해결하는 방식이다.
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
active: true,
username: username,
email: email,
sign_in_count: 1,
}
}
필드의 이름과 매개변수의 이름이 같은 경우, 아래와 같이 필드 초기화 축약법field init shorthand를 사용해 반복되는 입력을 줄일 수 있다.
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
active: true,
username,
email,
sign_in_count: 1,
}
}
메서드
러스트의 구조체는 메서드method라는 자체 함수를 가진다. 엄밀히 따지자면 메서드는 함수와 유사하되 다른 개념이지만, 함수와 여러 공통점을 가지고 있기 때문에 실제로 코드를 작성하고 보는 입장에서는 구조체에 딸린 함수라고 봐도 무방하다.
메서드 정의
어떤 구조체에 대한 메서드는 특정 블록 안에서 정의되어야 하는데, 이 블록을 나타내는 키워드가 바로 impl이다. impl 뒤에 붙는 구조체의 이름은 이 블록 안의 내용이 해당 구조체에 대한 구현을 담고 있다는 것을 나타낸다.
struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
impl Rectangle {
// &self는 self: &Self를 줄인 것이다.
fn area(&self) -> u32 {
self.width * self.height
}
}
메서드를 정의하는 방법은 함수와 동일하다. 다만 차이점이 있다면 첫번째 매개변수가 항상 self라는 점인데, 여기서 self는 메서드를 호출하고 있는 구조체 인스턴스를 나타낸다. 일반적으로 self는 Self타입의 매개변수[1]며, Self는 impl 블록의 대상이 되는 타입의 별칭이다. 함수의 매개변수에 대하여 언제나 타입을 명시해야 하지만, 상황에 따라 위와 같은 축약을 허용하기도 한다.
메서드 사용하기
이렇게 정의된 메서드를 사용하기 위해서는 구조체의 인스턴스를 만든 다음, 인스턴스를 통해 메서드를 호출하면 된다.
fn main() {
let rect1 = Rectangle {
width: 30,
height: 50,
};
println!(
"The area of the rectangle is {} square pixels.",
rect1.area() // 메서드 호출
);
}
연관 함수
impl 블록에 메서드만 구현할 수 있는 것은 아니다. impl 블록 안에 구현되는 모든 함수를 연관 함수associated function이라 부르고, 그 중 첫번째 매개변수가 self로 고정되는 함수들을 메서드라 부른다. 그래서 self를 첫 매개변수로 가지지 않는 연관함수도 얼마든지 구현할 수 있고, 객체를 생성하는 함수인 생성자constructor가 일반적으로 연관 함수로 구현된다.
impl Rectangle {
fn square(size: u32) -> Self {
Self {
width: size,
height: size,
}
}
}