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Programming in Scala의 한글 요약 Chapter4. https://github.com/trent-92/Programming-in-Scala

Programming in Scala

Chapter 4

클래스 및 멤버

**클래스(Class)**는 다음과 같이 생성할 수 있다.

class ChecksumAccumulator {
    var sum = 0
    def add(b: Byte): Unit = {
        sum += b
    }
    def checksum(): Int = {
        return ~(sum & 0xFF) + 1
    }
}

클래스의 정의 안에 있는 필드(sum) 및 메소드(add, checksum)를 **멤버(Member)**라고 한다.

클래스는 다음과 같이 여러번 인스턴스화 할 수 있다.

val acc = new ChecksumAccumulator
val bcc = new ChecksumAccumulator

클래스 안의 필드는 다른 말로 **인스턴스 변수(instance variable)**이라고도 한다. 모든 인스턴스가 각자의 변수 집합을 가지기 때문이다. 객체의 인스턴스 변수들이 한데 모여 메모리상의 해당 객체 이미지를 만들어낸다.

객체의 강건성(robustness, 오류에 잘 대체할 수 있는 능력)을 유지할 수 있는 중요한 방법 중 하나는 객체의 상태(인스턴스 변수의 값 전체)를 해당 인스턴스가 살아 있는 동안 항상 바르게 유지하는 것이다. 이를 위해선, 필드를 **비공개(private)**으로 만들어 외부에서 직접 접근할 수 없게 만드는 것이 필요하다. 비공개 필드는 인스턴스의 상태를 변경하는 코드를 클래스 내부로 한정하는 효과를 가진다. private 접근 수식자(access modifier)의 추가로 필드를 비공개로 만들 수 있다.

class ChecksumAccumulator {
    private var sum = 0
    def add(b: Byte): Unit = {
        sum += b
    }
    def checksum(): Int = {
        return ~(sum & 0xFF) + 1
    }
}

스칼라의 기본 접근 수준은 전체 공개(public)으로, 자바와 달리 어떤 접근 수식자도 지정하지 않은 변수는 공개 멤버이다.

클래스의 멤버 메소드에 대해 살펴보자. 메소드 파라미터를 메소드 안에서 사용할 수 있다. 모든 메소드 파라미터는 val로서, 변경할 수 없다. 즉, 다음과 같은 메소드는, b가 변경 불가능한 변수이므로 컴파일되지 않는다.

def add(b: Byte): Unit = {
    b = 1
    sum += b
}

또한 checkSum 메소드의 마지막 줄에 있는 return을 없앨 수 있다. 스칼라는 명시적인 return이 없어도 메소드의 맨 나중에 계산한 값을 반환한다.

NOTE) 스칼라에서 권장되는 스타일은, return을 명시적으로 사용하지 않는 것으로서, 메소드를 한 값을 반환하는 표현식으로 생각하는 것이다. 이런 철학으로 코딩하면, 메소드를 아주 작게 유지하고 커다란 메소드를 여러개의 작은 메소드로 나누게 된다.

메소드가 오직 하나의 표현식만 계산하는 경우 중괄호를 없앨 수 있다. 이런 방식들로 간결하게 만든 ChecksumAccumulator 클래스의 모습은 다음과 같다.

class ChecksumAccumulator {
    private var sum = 0
    def add(b: Byte): Unit = sum += b
    def checksum(): Int = ~(sum & 0xFF) + 1
}

add 메소드와 같이 타입이 Unit인 경우, 이 메소드는 부수 효과를 위해 사용한다는 뜻이다. 이런 메소드는 결과 타입 및 등호를 없애고 메소드 본체를 중괄호로 감싸서, 마치 프로시져(procedure) 같은 형태로 바꿀 수 있다. 프로시져는 오직 부수 효과를 얻기 위해 사용하는 메소드를 뜻한다.

NOTE) 부수효과의 정의 : 외부의 상태를 변경하거나 I/O를 수행하는 것.

ChecksumAccumulator 클래스의 최종 버전은 다음과 같다.

//ChecksumAccumulator.scala 파일
class ChecksumAccumulator {
    private var sum = 0
    def add(b: Byte) { sum += b }
    def checksum(): Int = ~(sum & 0xFF) + 1
}

마지막으로 헷갈릴 수 있는 점은, 스칼라에서 함수를 프로시져 스타일로 표현하면 결과값이 어떻던 자동으로 Unit으로 바꾼다는 점이다. 다음 코드로 설명을 대신하겠다.

def f(): Unit = "Lost String"
// 실행시, f()안의 String은 사라진다.
def g() {"String lost again"}
// 실행시, g()안의 String은 사라진다.(프로시져 스타일)
def h() = {"This String is returned!"}
// 실행시, h()안의 String이 반환된다.

###세미콜론 추론

스칼라 프로그램에서는 보통 문장 끝의 세미콜론(;)을 생략할 수 있다. 그러나, 한 줄에 여러 문장을 넣으려면 다음과 같이 꼭 중간에 세미콜론이 필요하다.

val string = "hey"; println(string)

여러 줄에 걸쳐 한 문장을 입력하려면 보통의 경우 단순히 입력하면 된다.

if(x < 2)
  println("too small")
else
  println("okay")

가끔 자동으로 스칼라가 문장을 나누는 경우도 있는데, 다음과 같은 경우는 주의하여야 한다.

x
+ y         // x와 + y의 두 문장으로 파싱됨

(x
+ y)        // 괄호로 인해, x + y로 파싱됨

x +
y           // 연산자가 줄의 끝에 있으므로, x + y로 파싱됨

위와 같은 이유로 인해, 중위연산자(두 변수 사이의 중간에 들어가는 연산자)를 사용할때는 줄의 시작보다 줄의 끝에 연산자를 배치하는 것이 일반적인 스칼라 코딩 스타일이다.

NOTE) 세미콜론 추론 규칙 1. 어떤 줄이 어떤 명령을 끝낼 수 있는 단어로 끝나지 않음("."나 중위연산자 등이 줄의 맨 끝에 있음) 2. 다음줄의 맨 앞이 문장을 시작할 수 없는 단어로 시작함 3. 줄이 괄호(())나 대괄호([]) 사이에서 끝남.

###싱글톤 객체

스칼라는 자바 클래스의 정적(static)멤버들 대신 **싱글톤 객체(Singleton Object)**라는 것을 제공한다. 싱글톤 객체의 정의는 클래스 정의와 비슷하지만, class 대신 object라는 키워드로 시작한다. 다음은 한 싱글톤 객체의 정의이다.

//ChecksumAccumulator.scala 파일
import scala.collection.mutable.Map
object ChecksumAccumulator {
  private val cache = Map[String, Int]()
  def calculate(s:String): Int =
    if(cache.contains(s))
      cache(s)
    else {
      val acc = new ChecksumAccumulator
      for (c <- s)
        acc.add(c.toByte)
      val cs = acc.checksum()
      cache += (s->cs)
      cs
    }
}

이 싱글톤 객체의 이름은 클래스를 살펴볼때 정의한 클래스와 같다. 이런 경우, 이 객체를 클래스의 **동반 객체(Companion Object)**라고 한다. 클래스와 그의 동반 객체는 반드시 같은 소스 파일 안에 정의해야 한다. 이때, 해당 클래스는 싱글톤 객체의 **동반 클래스(Companion Class)**라고 한다. 클래스와 동반 객체는 상대방의 비공개 멤버에 접근 가능하다.

싱글톤 객체를 자바의 정적 메소드를 보관하는 곳으로 생각해도 좋다. 싱글톤 객체 정의는 타입을 정의하지 않는다. 자바와 다른 점은, 싱글톤 객체는 **1급(first class)**으로써 슈퍼클래스를 확장(extend)하거나 트레이트를 믹스인(mix-in)할 수 있다는 점이다. 각 싱글톤 객체는 확장한 슈퍼클래스나 믹스인 트레이트의 인스턴스로써 해당 타입의 인스턴스가 하는 역할들을 할 수 있다.

클래스와 싱글톤 객체의 차이 중 하나는 클래스와 달리 싱글톤 객체는 파라미터를 받을 수 없다는 것이다. 컴파일러는 각 싱글톤 객체를 **합성한 클래스(Synthetic Class)**의 인스턴스로 구현하고, 이를 정적 변수가 참조한다. 어떤 싱글톤 객체의 초기화는 어떤 코드가 그 객체에 처음 접근할때 일어난다. 즉 ChecksumAccumulator의 경우, 처음 접근시에 ChecksumAccumulator$라는 인스턴스가 생성되고 이를 ChecksumAccumulator라는 정적 변수가 참조하게 된다.

동반 클래스가 없는 싱글톤 객체를 독립 객체(Standalone Object) 혹은 **독립 싱글톤 객체(Standalone Singleton Object)**라고 한다. 이는 필요한 유틸 메소드들을 모아놓거나 어플리케이션의 진입점을 만들 때 사용 가능하다.

###스칼라 애플리케이션

스칼라 프로그램의 실행을 위해서는, Array[String]을 유일한 인자로 받고 Unit을 반환하는 main이란 메소드가 있는 독립 싱글톤 객체 이름이 필요하다. 타입에 맞는 main 메소드만 있으면 어떤 독립 객체도 어플리케이션의 시작점 역할을 할 수 있다.

//Summer.scala 파일. 
//스칼라에서는 파일의 이름을 꼭 클래스, 객체의 이름과 맞출 필요는 없다.

import ChecksumAccumulator.calculate        // Java의 static import와 같다

object Summer {
  def main(args: Array[String]) {           // 애플리케이션 시작점 역할의 메소드
    for (arg <- args)
      println(arg +": "+calculate(arg))
  }
}

스칼라는 항상 java.lang과 scala 패키지의 멤버를 암시적으로 임포트한다. scala 패키지의 Predef라는 싱글톤 객체에 유용한 메소드(println, assert 등)들이 많은수 분포한다.

해당 애플리케이션은 스칼라 컴파일러 scalac를 통하여 컴파일 할 수 있다.

scalac ChecksumAccumulator.scala Summer.scala

scalac의 컴파일은 초기화 작업으로 인해 꽤 오랜 시간이 걸린다. **fsc(fast scala compiler)**을 사용하면 최초 실행할때에만 초기화 작업을 기다리면 되며, 다음 부터는 데몬에서 코드가 빠르게 컴파일된다. fsc -shutdown 커맨드로 데몬을 중지할 수 있다.

fsc ChecksumAccumulator.scala Summer.scala

컴파일된 애플리케이션은 main 메소드가 들어 있는 독립 싱글톤 객체의 이름을 사용하여 실행할 수 있다.

scala Summer is here

is, here 두 문자열에 대한 체크섬이 출력된다.

App 트레이트

Summer 싱글톤 오브젝트는 App 트레이트를 상속함으로써 main 메소드 없이 간단하게 구현가능하다. 싱글톤 객체의 중괄호 사이에 있는 코드는 싱글톤 객체의 주 생성자(primary constructor) 안에 들어가며, 오브젝트를 초기화할때 실행된다.

object Summer extends App {
  for (arg <- args)
    println(arg + ": " + calculate(arg))
}

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