메서드 문법
메서드는 함수와 유사하다. fn 키워드와 이름을 사용해 선언하고, 매개변수와 반환 값을 가질 수 있으며, 다른 곳에서 호출될 때 실행될 코드를 포함한다. 함수와 달리 메서드는 구조체의 컨텍스트 내에서 정의된다(또는 열거형이나 트레잇 객체 내에서 정의될 수 있으며, 이에 대해서는 각각 6장과 18장에서 다룬다). 그리고 메서드의 첫 번째 매개변수는 항상 self이며, 이는 메서드가 호출된 구조체의 인스턴스를 나타낸다.
메서드 정의하기
Rectangle 인스턴스를 매개변수로 받는 area 함수를 변경해 Rectangle 구조체에 정의된 area 메서드로 만들어 보자. 이 내용은 리스트 5-13에 나와 있다.
#[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 { self.width * self.height } } fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50, }; println!( "The area of the rectangle is {} square pixels.", rect1.area() ); }
Rectangle 구조체에 area 메서드 정의하기Rectangle의 컨텍스트 내에서 함수를 정의하려면 Rectangle에 대한 impl(구현) 블록을 시작한다. 이 impl 블록 내의 모든 것은 Rectangle 타입과 연관된다. 그런 다음 area 함수를 impl의 중괄호 안으로 이동시키고, 시그니처와 본문 내의 첫 번째(이 경우 유일한) 매개변수를 self로 변경한다. main 함수에서는 area 함수를 호출하고 rect1을 인자로 전달했던 부분을, 이제는 메서드 문법 을 사용해 Rectangle 인스턴스의 area 메서드를 호출하도록 변경할 수 있다. 메서드 문법은 인스턴스 뒤에 온다: 점(.)을 추가한 후 메서드 이름, 괄호, 그리고 필요한 인자를 적는다.
area의 시그니처에서 rectangle: &Rectangle 대신 &self를 사용한다. &self는 실제로 self: &Self의 축약형이다. impl 블록 내에서 Self 타입은 impl 블록이 적용되는 타입의 별칭이다. 메서드는 첫 번째 매개변수로 Self 타입의 self를 가져야 하므로, Rust는 첫 번째 매개변수 위치에 단순히 self만 적어도 되도록 허용한다. 여전히 self 앞에 &를 사용해 이 메서드가 Self 인스턴스를 빌린다는 것을 나타내야 한다. 이는 rectangle: &Rectangle에서와 동일하다. 메서드는 self의 소유권을 가져갈 수도 있고, 여기서처럼 불변으로 빌릴 수도 있으며, 가변으로 빌릴 수도 있다. 이는 다른 매개변수와 동일하다.
여기서 &self를 선택한 이유는 함수 버전에서 &Rectangle을 사용한 이유와 동일하다: 소유권을 가져가고 싶지 않으며, 구조체의 데이터를 읽기만 하고 쓰지는 않기 때문이다. 만약 메서드가 호출된 인스턴스를 변경하고 싶다면 첫 번째 매개변수로 &mut self를 사용한다. 단순히 self를 첫 번째 매개변수로 사용해 인스턴스의 소유권을 가져가는 메서드는 드물다; 이 기법은 보통 메서드가 self를 다른 것으로 변환하고, 변환 후에 원본 인스턴스를 사용하지 못하게 하려는 경우에 사용된다.
메서드를 함수 대신 사용하는 주요 이유는 메서드 문법을 제공하고, 모든 메서드의 시그니처에서 self의 타입을 반복하지 않아도 되기 때문이다. 또한, 코드를 조직화하는 데에도 도움이 된다. 우리는 타입의 인스턴스로 할 수 있는 모든 작업을 하나의 impl 블록에 넣어, 나중에 우리가 제공한 라이브러리에서 Rectangle의 기능을 찾기 위해 여러 곳을 헤매지 않도록 했다.
메서드 이름을 구조체 필드와 동일하게 지을 수도 있다. 예를 들어, Rectangle에 width라는 메서드를 정의할 수 있다:
#[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn width(&self) -> bool { self.width > 0 } } fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50, }; if rect1.width() { println!("The rectangle has a nonzero width; it is {}", rect1.width); } }
여기서는 width 메서드가 인스턴스의 width 필드 값이 0보다 크면 true를 반환하고, 0이면 false를 반환하도록 했다: 동일한 이름의 필드를 메서드 내에서 어떤 목적으로든 사용할 수 있다. main 함수에서 rect1.width 뒤에 괄호를 붙이면 Rust는 width 메서드를 의미한다고 이해한다. 괄호를 사용하지 않으면 Rust는 width 필드를 의미한다고 이해한다.
종종, 항상은 아니지만, 메서드 이름을 필드와 동일하게 지을 때는 필드의 값을 반환만 하고 다른 작업을 하지 않도록 하는 경우가 많다. 이런 메서드를 getter 라고 부르며, Rust는 다른 언어와 달리 구조체 필드에 대해 자동으로 getter를 구현하지 않는다. Getter는 필드를 private로 만들고 메서드를 public으로 만들어, 타입의 public API의 일부로 해당 필드에 대한 읽기 전용 접근을 허용할 때 유용하다. public과 private이 무엇인지, 그리고 필드나 메서드를 public 또는 private으로 지정하는 방법은 7장에서 다룬다.
-> 연산자는 어디에 있나요?
C와 C++에서는 메서드를 호출할 때 두 가지 다른 연산자를 사용한다: 객체에 직접 메서드를 호출할 때는 .를 사용하고, 객체에 대한 포인터에서 메서드를 호출할 때는 ->를 사용해 포인터를 먼저 역참조한다. 즉, object가 포인터라면 object->something()은 (*object).something()과 유사하다.
Rust는 -> 연산자에 해당하는 것이 없다; 대신 Rust에는 자동 참조 및 역참조 라는 기능이 있다. 메서드 호출은 Rust에서 이 동작이 적용되는 몇 안 되는 경우 중 하나다.
이 기능은 다음과 같이 동작한다: object.something()으로 메서드를 호출할 때, Rust는 자동으로 &, &mut, 또는 *를 추가해 object가 메서드의 시그니처와 일치하도록 한다. 즉, 다음 두 코드는 동일하다:
#![allow(unused)] fn main() { #[derive(Debug,Copy,Clone)] struct Point { x: f64, y: f64, } impl Point { fn distance(&self, other: &Point) -> f64 { let x_squared = f64::powi(other.x - self.x, 2); let y_squared = f64::powi(other.y - self.y, 2); f64::sqrt(x_squared + y_squared) } } let p1 = Point { x: 0.0, y: 0.0 }; let p2 = Point { x: 5.0, y: 6.5 }; p1.distance(&p2); (&p1).distance(&p2); }
첫 번째 코드가 훨씬 깔끔해 보인다. 이 자동 참조 동작은 메서드가 명확한 수신자(self의 타입)를 가지고 있기 때문에 가능하다. 수신자와 메서드 이름이 주어지면 Rust는 메서드가 읽기(&self), 변경(&mut self), 또는 소비(self) 중 어떤 작업을 하는지 명확히 파악할 수 있다. Rust가 메서드 수신자에 대한 빌림을 암묵적으로 처리하는 것은 소유권을 실용적으로 만드는 데 큰 역할을 한다.
추가 매개변수를 가진 메서드
Rectangle 구조체에 두 번째 메서드를 구현하며 메서드 사용법을 연습해 보자. 이번에는 Rectangle 인스턴스가 다른 Rectangle 인스턴스를 받아서 두 번째 Rectangle이 self(첫 번째 Rectangle) 안에 완전히 들어갈 수 있으면 true를 반환하고, 그렇지 않으면 false를 반환하도록 한다. 즉, can_hold 메서드를 정의한 후에는 아래 예제와 같은 프로그램을 작성할 수 있어야 한다.
fn main() {
let rect1 = Rectangle {
width: 30,
height: 50,
};
let rect2 = Rectangle {
width: 10,
height: 40,
};
let rect3 = Rectangle {
width: 60,
height: 45,
};
println!("Can rect1 hold rect2? {}", rect1.can_hold(&rect2));
println!("Can rect1 hold rect3? {}", rect1.can_hold(&rect3));
}can_hold 메서드 사용 예제rect2의 두 차원 모두 rect1보다 작지만, rect3은 rect1보다 넓기 때문에 예상 출력은 다음과 같다:
Can rect1 hold rect2? true
Can rect1 hold rect3? false
메서드를 정의할 것이므로 impl Rectangle 블록 안에 작성한다. 메서드 이름은 can_hold로 정하고, 다른 Rectangle 인스턴스를 불변 참조로 받을 것이다. 메서드를 호출하는 코드를 보면 매개변수의 타입을 알 수 있다: rect1.can_hold(&rect2)에서 &rect2를 전달하며, 이는 Rectangle 인스턴스인 rect2의 불변 참조다. 이는 rect2를 읽기만 하면 되고(쓰기는 필요하지 않으므로 가변 참조가 필요하지 않음), can_hold 메서드 호출 후에도 main 함수가 rect2의 소유권을 유지할 수 있도록 하기 때문이다. can_hold의 반환 값은 불리언 타입이며, 구현에서는 self의 너비와 높이가 다른 Rectangle의 너비와 높이보다 각각 큰지 확인한다. 이제 can_hold 메서드를 impl 블록에 추가해 보자.
#[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 { self.width * self.height } fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool { self.width > other.width && self.height > other.height } } fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50, }; let rect2 = Rectangle { width: 10, height: 40, }; let rect3 = Rectangle { width: 60, height: 45, }; println!("Can rect1 hold rect2? {}", rect1.can_hold(&rect2)); println!("Can rect1 hold rect3? {}", rect1.can_hold(&rect3)); }
Rectangle에 can_hold 메서드 구현Listing 5-14의 main 함수와 함께 이 코드를 실행하면 원하는 출력을 얻을 수 있다. 메서드는 self 매개변수 뒤에 추가 매개변수를 받을 수 있으며, 이 매개변수들은 함수의 매개변수와 동일하게 동작한다.
연관 함수
impl 블록 내에 정의된 모든 함수는 _연관 함수_라고 한다. 이 함수들은 impl 뒤에 명시된 타입과 연관되어 있기 때문이다. self를 첫 번째 매개변수로 가지지 않는 연관 함수도 정의할 수 있다. 이런 함수는 메서드가 아니며, 타입의 인스턴스가 필요하지 않다. 이미 이런 함수를 사용한 적이 있다. 바로 String 타입에 정의된 String::from 함수가 그 예시다.
메서드가 아닌 연관 함수는 주로 새로운 구조체 인스턴스를 반환하는 생성자로 사용된다. 이런 함수는 보통 new라고 이름 짓지만, new는 특별한 이름이 아니며 언어에 내장된 기능도 아니다. 예를 들어, square라는 연관 함수를 정의할 수 있다. 이 함수는 하나의 차원 매개변수를 받아 너비와 높이로 사용하며, 정사각형 Rectangle을 쉽게 생성할 수 있게 해준다. 이렇게 하면 같은 값을 두 번 지정할 필요가 없다:
파일명: src/main.rs
#[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn square(size: u32) -> Self { Self { width: size, height: size, } } } fn main() { let sq = Rectangle::square(3); }
함수의 반환 타입과 본문에서 사용된 Self 키워드는 impl 뒤에 오는 타입의 별칭이다. 이 경우에는 Rectangle이다.
이 연관 함수를 호출하려면 구조체 이름과 :: 문법을 사용한다. 예를 들어 let sq = Rectangle::square(3);와 같이 호출할 수 있다. 이 함수는 구조체에 의해 네임스페이스가 지정된다. :: 문법은 연관 함수와 모듈에 의해 생성된 네임스페이스에 모두 사용된다. 모듈에 대해서는 7장에서 자세히 다룬다.
여러 개의 impl 블록
각 구조체는 여러 개의 impl 블록을 가질 수 있다. 예를 들어, 리스트 5-15는 각 메서드를 별도의 impl 블록에 나눈 리스트 5-16과 동일한 코드다.
#[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 { self.width * self.height } } impl Rectangle { fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool { self.width > other.width && self.height > other.height } } fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50, }; let rect2 = Rectangle { width: 10, height: 40, }; let rect3 = Rectangle { width: 60, height: 45, }; println!("Can rect1 hold rect2? {}", rect1.can_hold(&rect2)); println!("Can rect1 hold rect3? {}", rect1.can_hold(&rect3)); }
impl 블록을 사용해 리스트 5-15를 다시 작성여기서는 이 메서드들을 여러 impl 블록으로 나눌 필요가 없지만, 문법적으로 유효한 방식이다. 제네릭 타입과 트레이트를 다루는 10장에서 여러 impl 블록이 유용한 경우를 살펴볼 것이다.
요약
구조체를 사용하면 특정 도메인에 의미 있는 커스텀 타입을 만들 수 있다. 구조체를 통해 서로 연관된 데이터를 하나로 묶고, 각 데이터에 이름을 붙여 코드의 가독성을 높일 수 있다. impl 블록에서는 해당 타입과 연관된 함수를 정의할 수 있으며, 메서드는 구조체의 인스턴스가 가질 동작을 지정하는 연관 함수의 한 종류이다.
하지만 구조체만이 커스텀 타입을 만드는 유일한 방법은 아니다. 이제 Rust의 열거형(enum) 기능을 살펴보며 도구 상자에 또 하나의 유용한 도구를 추가해 보자.