Rust에서는 if, match, 중괄호 블록, loop가 모두 계산기처럼 값 하나를 내놓는다. 그래서 C·Java의 삼항 연산자나 “일단 변수를 만들고 갈래마다 대입” 같은 요령이 필요 없다. 대신 줄 끝 세미콜론 하나가 값을 “없음”으로 바꾸고, 모든 갈래가 같은 타입을 내야 하고, match는 가능한 경우를 하나도 빠짐없이 다뤄야 한다. 어기면 컴파일되지 않는다.
예시로 보기
점수를 등급으로 바꾸는 코드를 Java로 쓰면 보통 이렇게 된다.
char g; // 일단 칸을 만들고
if (score >= 90) g = 'A'; // 갈래마다 대입한다
else if (score >= 80) g = 'B';
else g = 'F';
어느 갈래에서 대입을 빼먹으면 Java는 컴파일 오류를 내지만, 칸을 먼저 만들고 채우는 모양 자체가 실수를 부른다. Rust는 if나 match 전체가 값이므로 바로 받는다.
let g = match score { // score: u8
90..=100 => 'A',
80..=89 => 'B',
70..=79 => 'C',
0..=69 => 'F',
_ => '?', // 101..=255
};
match는 위에서부터 패턴을 맞춰 보고 처음 맞은 갈래의 값을 낸다. 90..=100은 90부터 100까지(100 포함)라는 범위 패턴이고, _는 무엇이든 받는 패턴이다1.
let 문장 오류), loop의 break 값 20, 레이블 break 추적 결과, 레이블 블록 검색, 범위 개수와 합, { 1; }의 타입이 ()인 것을 rustc 1.99.0으로 확인했다 — 04_expressions-control-flow_verify.rs문장과 표현식
계산해서 값을 내는 코드 조각을 표현식(expression)이라고 부른다. 5 + 6, 함수 호출, 블록이 모두 표현식이다. 일을 하지만 값을 내지 않는 것은 문장(statement)이다. let x = 6;이 문장이다. Rust는 표현식 중심 언어라서 이 구분이 중요하다2.
let은 문장이라 값이 없다. 그래서 C처럼 a = b = 0이나 x = (y = 6)을 쓸 수 없다2.
let x = (let y = 6); // error: expected expression, found `let` statement
대입 x = 2는 표현식이지만 값이 ()다. ()는 “값 없음”을 뜻하는 유닛 타입(unit type)이고 크기가 0바이트다. 그래서 let y = (x = 2);의 y는 ()가 되고, 이것을 i32 자리에 쓰면 E0308이 난다.
블록의 값과 세미콜론
중괄호 블록은 마지막 줄의 값을 낸다. 단, 마지막 줄에 세미콜론이 없을 때만이다. 세미콜론을 붙이면 표현식이 문장이 되어 값이 사라진다2.
let y = {
let x = 3;
x + 1 // 세미콜론 없음: 블록의 값은 4
};
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
x + 1 // 이 값이 돌려줄 값. return을 쓰지 않는다
}
세미콜론 하나를 잘못 붙이면 이렇게 된다2.
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:1:28
|
1 | fn plus_one(x: i32) -> i32 {
| -------- ^^^ expected `i32`, found `()`
| |
| implicitly returns `()` as its body has no tail or `return` expression
2 | x + 1;
| - help: remove this semicolon to return this value
x + 1;로 끝난 몸통의 값은 ()인데, 함수는 i32를 약속했다. 컴파일러가 세미콜론을 빼라고 직접 알려 준다.
if
if의 조건은 반드시 bool이어야 한다. C·파이썬처럼 0을 거짓으로 봐 주지 않는다3.
let number = 3;
if number { } // error[E0308]: expected `bool`, found integer
if number != 0 { } // 된다
if를 값으로 쓰면 두 갈래가 같은 타입을 내야 한다. 변수 하나의 타입은 컴파일할 때 하나로 정해져야 하기 때문이다3.
let n = if c { 5 } else { "six" }; // error[E0308]: `if` and `else` have incompatible types
let n = if c { 5 }; // error[E0317]: `if` may be missing an `else` clause
두 번째 줄은 c가 거짓일 때 n에 넣을 값이 없다. else 없는 if의 값은 ()이므로 5와 타입이 어긋난다.
match는 모든 경우를 다룬다
match는 가능한 모든 값을 덮어야 컴파일된다. 이것을 “빠짐없다(exhaustive)”고 한다1. 컴파일러는 무엇이 빠졌는지까지 알려 준다.
fn f(n: u8) -> &'static str {
match n {
0 => "zero",
1..=9 => "small",
} // error[E0004]: non-exhaustive patterns: `10_u8..=u8::MAX` not covered
}
Java의 switch에서 break를 빼면 아래 갈래로 흘러내려 간다(제어문). Rust의 match는 맞은 갈래 하나만 실행하므로 흘러내림이 없다.
갈래는 위에서부터 맞춰 본다. 넓은 패턴을 앞에 두면 뒤의 좁은 패턴에는 영영 닿지 않는다. 컴파일은 되지만 unreachable pattern 경고가 난다(Rust 첫걸음 연습의 p2).
match의 진짜 힘은 열거형과 만날 때 나온다. 열거형과 패턴 매칭에서 이어 간다.
반복: loop, while, for
| 반복 | 언제 | 값 |
|---|---|---|
loop |
끝날 조건이 몸통 가운데에 있을 때 | break 값으로 값을 낸다 |
while 조건 |
조건이 참인 동안 | 언제나 () |
for x in 모음 |
범위나 모음의 원소를 하나씩 | 언제나 () |
loop와 break 값
loop는 break를 만날 때까지 돈다. break 뒤에 값을 붙이면 그 값이 loop 전체의 값이 된다3.
let mut counter = 0;
let result = loop {
counter += 1;
if counter == 10 {
break counter * 2;
}
}; // result = 20
값을 낼 수 있는 것은 loop와 레이블 블록뿐이다4. while이나 for에서 break i;를 쓰면 E0571이 난다. while은 조건이 처음부터 거짓이면 몸통을 한 번도 안 돌아서 break에 닿지 못할 수 있다. 그때 낼 값이 없기 때문이다.
break가 없는 loop는 끝나지 않는다. 그 타입은 “절대 값이 나오지 않음”을 뜻하는 !다4. 서버의 요청 받기 반복이 이런 모양이다.
레이블: 바깥 반복을 끝내기
반복 안에 반복이 있을 때 break는 가장 안쪽 반복만 끝낸다. 바깥까지 끝내려면 반복에 이름(레이블)을 붙인다. 레이블은 작은따옴표로 시작한다3.
'outer: for i in 0..3 {
for j in 0..3 {
if i + j == 3 {
break 'outer; // 두 반복을 모두 끝낸다
}
if j > i {
continue 'outer; // 바깥 반복의 다음 i로 간다
}
trace.push((i, j));
}
}
trace에는 (0, 0), (1, 0), (1, 1)만 남는다. 한 줄씩 따라가면 이렇다.
| i | j | i + j == 3? |
j > i? |
한 일 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 아니오 | 아니오 | (0, 0) 기록 |
| 0 | 1 | 아니오 | 예 | 다음 i로 |
| 1 | 0 | 아니오 | 아니오 | (1, 0) 기록 |
| 1 | 1 | 아니오 | 아니오 | (1, 1) 기록 |
| 1 | 2 | 예 | 두 반복 모두 끝 |
i = 2는 아예 오지 않는다.
레이블 블록: 반복이 아닌 곳에서 일찍 빠져나오기
반복이 아닌 블록에도 레이블을 붙이고 break '이름 값으로 빠져나올 수 있다. 이때는 레이블을 꼭 써야 한다. 블록의 값은 break로 낸 값이거나 마지막 줄의 값이다4.
type Row = [i32; 3]; // 칸 3개짜리 한 줄
fn find(grid: &[Row], target: i32) -> Option<(usize, usize)> {
'search: {
for (r, row) in grid.iter().enumerate() {
for (c, &v) in row.iter().enumerate() {
if v == target {
break 'search Some((r, c));
}
}
}
None
}
}
첫 줄이 1, 2, 3이고 둘째 줄이 4, 5, 6인 격자에서 5를 찾으면 Some((1, 1)), 9를 찾으면 None이다. 함수 하나뿐이라면 return Some((r, c))로도 되지만, 함수 한가운데의 계산 한 덩어리만 일찍 끝내고 싶을 때 레이블 블록이 쓸모 있다.
for와 범위
for는 모음의 원소를 처음부터 끝까지 하나씩 꺼낸다. 번호를 직접 늘리는 while은 번호나 조건을 잘못 적으면 panic이 나거나 원소를 빠뜨린다. for는 그럴 일이 없어서 Rust에서 가장 많이 쓰는 반복이다3.
| 범위 | 뜻 | 원소 수 |
|---|---|---|
1..10 |
1부터 9까지(10 제외) | 9 |
1..=10 |
1부터 10까지(10 포함) | 10 |
5..5 |
비어 있음 | 0 |
(1..4).rev() |
3, 2, 1 | 3 |
C의 for (i = 0; i < n; i++)는 Rust에서 for i in 0..n이다. 하지만 배열을 돌 때는 번호 없이 for x in &v나 for (i, x) in v.iter().enumerate()를 쓰는 편이 낫다. 반복자는 반복자에서 다룬다.
정의
블록 { 문장들; 꼬리 }의 값은 꼬리 표현식의 값이다. 꼬리가 없으면(마지막이 세미콜론으로 끝나면) 값은 ()다. if 조건 { A } else { B }의 값은 조건이 참이면 A, 거짓이면 B의 값이고, A와 B의 타입이 같아야 한다. loop의 값은 그것을 끝낸 break 값의 값이고, break가 없으면 타입은 !다.
기호로 쓰면, \(T(e)\)(표현식 \(e\)의 타입)라 할 때 \(T(\{\, s_1; \dots; s_k;\ e \,\}) = T(e)\), \(T(\{\, s_1; \dots; s_k; \,\}) = ()\), 그리고 if c {a} else {b}가 타입을 가지려면 \(T(c) = \texttt{bool}\)이고 \(T(a) = T(b)\)여야 한다.
활용
- 실제 쓰임. 설정값을 고를 때
let level = match env.as_str() { "prod" => Level::Info, _ => Level::Debug };처럼match한 번으로 불변 변수에 바로 넣는다.mut변수를 만들고 갈래마다 대입하는 코드보다 짧고, 갈래를 빼먹으면 컴파일러가 잡는다. - 재시도 반복. “성공할 때까지 최대 n번 시도”는
loop와break 결과로 쓴다. 성공 값을 바깥 변수에 담아 두는 요령이 필요 없다. - 흔한 실수.
- 함수 끝 줄에 습관처럼 세미콜론을 붙여 E0308을 만난다. 오류 메시지의
remove this semicolon을 따르면 된다. - 마지막 줄에
return x;를 쓴다. 동작은 같지만 Rust답지 않다. match에서_갈래를 너무 일찍 써서 새 경우가 생겨도 컴파일러가 알려 주지 못하게 만든다. 열거형에서는 가능하면 경우를 모두 적는다.
- 함수 끝 줄에 습관처럼 세미콜론을 붙여 E0308을 만난다. 오류 메시지의
- clippy.
needless_return(style, 기본 경고)은 마지막 줄의return을,let_and_return(style, 기본 경고)은 변수에 담았다가 바로 돌려주는 코드를 짚는다.never_loop(correctness, 기본 오류)는 처음 한 바퀴에서 반드시 빠져나오는 반복을 잡는다.manual_range_contains(style)는x >= 3 && x < 8을(3..8).contains(&x)로 바꾸라고 한다5.
연결
- 선수: 값·변수·타입
- Java의
if·switch·반복문: 제어문 - 다음 단계:
match와 열거형 열거형과 패턴 매칭,Option으로 “없음” 다루기 Option과 Result - 연습: Rust 첫걸음 연습
자주 하는 오해
틀렸다. Rust에서 세미콜론은 “이 표현식의 값을 버린다”는 뜻이다. C·Java에서는 줄 끝마다 붙이니 습관처럼 보이지만, 블록의 마지막 줄에 붙이면 블록의 값이 ()로 바뀐다. fn plus_one(x: i32) -> i32 { x + 1; }을 컴파일하면 expected i32, found ()와 함께 세미콜론을 지우라는 도움말이 나오는 것으로 확인할 수 있다.
확인 문제
C1 컴파일되는가? 안 되면 왜? fn half(x: i32) -> i32 { if x > 0 { x / 2 } }
답: 안 된다(E0317).
이유: if가 함수의 꼬리 값이다. x > 0이 거짓이면 낼 값이 없으므로 else 없는 if의 값은 ()가 되어 i32와 어긋난다. else { 0 }처럼 다른 갈래를 적어야 한다.
C2 다음 코드가 찍는 값은? let mut n = 0; let v = loop { n += 3; if n > 10 { break n - 10; } }; println!("{v}");
답: 2
이유: n은 3, 6, 9, 12로 커진다. 12에서 처음 10을 넘으므로 break 12 - 10이 loop의 값이 된다.
C3 2차원 격자에서 처음 찾은 칸의 좌표를 값으로 얻고 싶다. (가) while과 break (r, c) (나) loop 두 겹과 레이블 없는 break (r, c) (다) 레이블 블록과 break 'search Some((r, c)) 중 무엇이 맞고, 나머지는 왜 안 되는가?
답: (다)다.
이유: (가) while에서는 break에 값을 줄 수 없다(E0571). (나) 레이블 없는 break는 안쪽 loop만 끝내므로 바깥 반복이 계속 돈다. (다) 레이블 블록은 두 겹의 반복을 한 번에 빠져나오면서 값을 내고, 못 찾으면 꼬리의 None이 값이 된다.
-
The Rust Programming Language, 6.2 The match Control Flow Construct, Matches Are Exhaustive · Catch-All Patterns and the _ Placeholder — https://doc.rust-lang.org/book/ch06-02-match.html ↩ ↩2
-
The Rust Programming Language, 3.3 Functions, Statements and Expressions · Functions with Return Values — https://doc.rust-lang.org/book/ch03-03-how-functions-work.html ↩ ↩2 ↩3 ↩4
-
The Rust Programming Language, 3.5 Control Flow(if Expressions, Using if in a let Statement, Returning Values from Loops, Loop Labels, Looping Through a Collection with for) — https://doc.rust-lang.org/book/ch03-05-control-flow.html ↩ ↩2 ↩3 ↩4 ↩5
-
The Rust Reference, Loops and other breakable expressions(Infinite loops, Labelled block expressions, break and loop values) — https://doc.rust-lang.org/reference/expressions/loop-expr.html ↩ ↩2 ↩3
-
Clippy Lints,
needless_return·let_and_return·manual_range_contains(style, 기본 warn),never_loop(correctness, 기본 deny) — https://rust-lang.github.io/rust-clippy/master/index.html ↩