4.4. 함수 타입
함수와 클로저는 값이며, 그 값에는 타입이 있습니다. 본 문서에서는 타입 표현식 의 함수 타입 형태에 대해 자세히 다루어 보겠습니다.
4.4.1. 형태
함수 타입은 다음과 같은 모양을 가집니다.
fn(매개변수타입들) -> 반환타입
fn(i32, i32) -> i32
fn(str) -> bool
fn() -> ()
기본적으로 fn 키워드 뒤에 괄호로 둘러싼 매개변수 타입 목록이 오고, 그 뒤로 -> 와 반환 타입이 따라옵니다. 이때 매개변수 이름은 적지 않고 타입만 기재한다는 점에 유의합니다. 또한 반환 타입을 생략하면 unit 으로 간주되므로, fn(i32, i32) 는 사실상 fn(i32, i32) -> () 와 동일하게 취급됩니다.
에러를 던질 수 있는 함수의 타입은 함수 선언과 같은 자리에 throws 를 적습니다.
fn(str) throws -> i32 // untyped - throws (any Error)
fn(str) throws (ParseError) -> i32 // typed
fn(Path) throws (IOError) // 반환 타입 생략 - unit
unsafe fn(..) -> R 은 호출에 unsafe 가 필요한 함수의 타입입니다. unsafe fn 과 C 함수가 값일 때 이 타입을 가지며, 안전한 fn 값은 unsafe fn 자리에 들어갈 수 있지만 반대는 안 됩니다 (4.15).
throws 는 함수 타입의 일부이므로, throwing 함수 타입의 값을 호출할 때에도 try 로 표시해야 합니다. rethrows 는 함수 선언에만 쓰며 함수 타입에는 쓰지 않습니다.
4.4.2. 함수 / 클로저 값의 타입
함수든 클로저든 모두 같은 형식의 함수 타입으로 표현됩니다.
fn add(x: i32, y: i32) -> i32 { x + y }
let f = add; // f: fn(i32, i32) -> i32
let g = |x: i32| -> i32 { x * 2 }; // g: fn(i32) -> i32
let h: fn(i32) -> i32 = |x| x + 1; // 명시 타입
위에서 보시다시피 함수와 클로저는 동일한 함수 타입으로 표현되므로, 함수 타입을 요구하는 자리라면 어느 쪽이든 적합하게 들어갈 수 있습니다.
4.4.3. 변수에 대입
함수 타입이 명시된 변수에 함수나 클로저를 자유롭게 대입할 수 있습니다.
let f: fn(i32) -> i32 = |x| x * 2;
let g: fn(str, i32) -> str = format;
이처럼 함수 타입 슬롯에는 함수도 클로저도 모두 대입이 가능합니다.
4.4.4. 함수 인자 / 반환값으로 사용
함수 타입은 다른 함수의 인자나 반환값으로 활용될 때 그 진가를 발휘합니다.
fn apply(f: fn(i32) -> i32, x: i32) -> i32 { f(x) }
fn make_adder(n: i32) -> fn(i32) -> i32 { |x| x + n }
첫 번째 패턴은 고차 함수로서 함수를 인자로 받는 형태이고, 두 번째 패턴은 함수를 결과로 반환하는 형태입니다. 이 두 가지 패턴이야말로 함수 타입의 핵심 쓰임새라고 할 수 있습니다.
4.4.5. 컬렉션 안의 함수
함수 타입도 다른 일반 타입과 마찬가지로 컬렉션의 원소 타입이 될 수 있습니다.
let handlers: List<fn(Event) -> ()> = [...];
let dispatch: Dict<str, fn(Request) -> Response> = {...};
이렇게 함수 타입을 컬렉션 안에 담아 두면 다양한 동작을 데이터처럼 다룰 수 있습니다.
4.4.6. 캡처가 있는 클로저
캡처가 있는 클로저 또한 같은 함수 타입으로 표현됩니다. 사용자 입장에서 보기에는 동일한 인터페이스로 보이게 됩니다.
let n = 10;
let f: fn(i32) -> i32 = |x| x + n; // n 을 캡처하지만 타입은 fn(i32) -> i32
캡처는 클로저 객체에 내부적으로 부속되며, 호출 시점에 자동으로 사용됩니다. 따라서 사용자 코드는 캡처의 유무를 신경 쓸 필요가 없으며, 캡처는 타입에도 드러나지 않습니다.
참고로 Rust 의 Fn, FnMut, FnOnce 트레잇 구분은 rok 에는 존재하지 않습니다. 캡처가 값 기반을 기본으로 하기 때문에 의미상의 복잡성이 줄어들기 때문입니다. 자세한 캡처 의미에 대해서는 클로저 에서 정의하고 있으니 참조합니다.
Send / Sync bound
함수 타입 끝에 + Send / + Sync 를 붙이면, 그 값이 스레드 경계를 넘을 수 있음을 타입에 적습니다 (stdlib 2.13.9).
fn(i32) -> i32 + Send
fn() + Send + Sync
- 클로저 리터럴이
+ Send자리에 오면, 캡처한 값은 모두Send + Sync여야 합니다. 캡처는 만든 쪽도 계속 쓰는 핸들이라 두 스레드가 함께 닿기 때문입니다. 그래서fn(..) + Send값은Sync이기도 합니다. - spawn 함수 (
task::spawn,thread::spawn,par::*) 는+ Send클로저와 future 를 받으므로, spawn 된 코드는Sync가 아닌 값을 캡처할 수 없습니다. fn타입 변수를 넣으려면 그 변수의 타입에 이미 같은 bound 가 있어야 합니다.fn() -> T값은fn() -> T + Send자리에 들어가지 않습니다.- 이름 있는 함수는 캡처가 없으므로 항상
Send + Sync입니다.
let c: Cell<i32> = Cell::new(0);
let f: fn() + Send = || print("hi"); // OK - 캡처 없음
let g: fn() + Send = || c.set(1); // ERROR - Cell 은 Send 가 아님
let h: fn() = || print("hi");
let k: fn() + Send = h; // ERROR - h 의 타입에 + Send 없음
4.4.7. 매개변수 / 반환의 점진성
함수 타입에 제네릭 매개변수를 두는 것은 본 표기법에서 직접 표현되지 않습니다. 제네릭 함수의 값은 호출 지점에서 단형화되어 구체적인 타입을 가진 함수 값이 됩니다.
fn id<T>(x: T) -> T { x }
let f = id; // ERROR - id 자체는 제네릭, 어떤 T 인지 결정 안 됨
let f: fn(i32) -> i32 = id; // OK - i32 로 단형화
let g = id::<i32>; // OK - turbofish 로 단형화
만약 함수 타입에 동적 슬롯을 두고자 한다면 매개변수나 반환에 any 를 적어 주시면 됩니다.
fn(any) -> any
이 형태는 어떤 타입이든 받고 어떤 타입이든 반환할 수 있는 함수의 타입입니다. 다만 이 경우에는 동적 디스패치 비용이 든다는 점을 염두에 두셔야 합니다.
4.4.8. divergent 함수의 타입
반환 에서 다룬 divergent 함수의 타입은 반환 타입 자리에 ! 를 적습니다 (fn() -> !). fn(A) -> ! 값은 매개변수가 같은 임의의 fn(A) -> R 자리에 들어갈 수 있으며, throw 하는 fn(A) throws (E) -> ! 는 fn(A) throws (E) -> R 에 맞습니다.
let f: fn() -> i32 = || panic("never"); // fn() -> ! 값 → fn() -> i32 자리
함수 값의 표현
함수 값은 {code, env} 쌍입니다. code 는 코드 포인터이고 env 는 캡처 환경입니다. 이름 있는 함수의 값은 env 가 null 입니다. extern "C" 선언의 함수 타입 매개변수는 extern "C" fn(..) 타입, 즉 env 없는 C 함수 포인터이며, rok 함수 값과는 서로 변환되지 않습니다 (5.9.4). 메서드 경로 (S::new, i32::add) 도 함수 값이 됩니다 (3.5.3).
4.4.9. 함수 타입의 부분 집합 관계 (없음)
중요
Rust 나 TypeScript 같은 언어에서 볼 수 있는 함수 타입 부분형 (subtyping) 은 rok 에 없습니다. 즉, 한 함수 타입을 더 일반적이거나 더 구체적인 함수 타입으로 자동 변환하지 않습니다. 매개변수와 반환 타입은 정확히 일치해야 합니다.
let f: fn(i32 | f64) -> i32 = |x: i32| x; // ERROR - 매개변수 타입이 정확히 일치 안 함
함수 타입 안의 매개변수와 반환 타입은 정확히 일치해야 하며, 합 타입으로 넓히지 않습니다.
예외는 4.4.8 의 divergent 반환과 에러 채널뿐입니다. 매개변수와 반환 타입이 같다면, 던지는 에러가 더 적은 함수 값은 더 많이 던질 수 있는 함수 타입 자리에 넣을 수 있습니다. 이 변환 (non-throwing → throwing, 좁은 에러 → 넓은 에러) 은 컴파일러가 만드는 어댑터로 구현될 수 있습니다.
fn parse_typed(s: str) throws (ParseError) -> i32 { ... }
let p: fn(str) throws (ParseError) -> i32 = |s| s.len() as i32; // OK - non-throwing → throwing
let q: fn(str) throws -> i32 = parse_typed; // OK - throws (ParseError) → throws (any Error)
let r: fn(str) -> i32 = parse_typed; // ERROR - throwing → non-throwing
throws (A) 함수 값은 throws (A | B) 자리에 넣을 수 있고, A 가 Error 를 구현하면 untyped throws 자리에도 넣을 수 있습니다.
이 변환은 함수 타입 변수와 캡처가 있는 클로저를 포함한 모든 함수 값에 적용됩니다. 컴파일러는 원래 값을 감싸는 어댑터 {code, env} 를 만듭니다.
let g: fn(str) throws (ParseError) -> i32 = parse_typed;
let h: fn(str) throws -> i32 = g; // OK - 어댑터로 감쌈
이러한 결정의 동기는 명시성을 우선시하는 데 있습니다. 함수 변환은 형 변환 의 명시적인 형태로 사용자가 직접 적도록 하는 것이 rok 의 방침입니다.
4.4.10. 함수 타입의 평가
함수 타입은 값을 만들어 내지 않는 타입입니다. 어떤 모양의 함수가 받아들여질지에 대한 명세일 뿐이며, 별도의 평가 동작은 존재하지 않습니다.
함수의 호출 동작은 멤버 접근과 메서드 호출 에서 설명하는 일반 호출 규칙 (f(...) 형태) 을 따릅니다.
4.4.11. 매개변수 이름의 부재
함수 타입에는 매개변수 이름이 들어가지 않습니다. 정의부 (fn name(x: i32)) 에는 이름이 있지만, 타입 표기 (fn(i32)) 에서는 위치만 남게 됩니다.
fn(i32, i32) -> i32 // OK
fn(x: i32, y: i32) -> i32 // ERROR - 함수 타입에 이름 없음
호출 시 named 인자 (매개변수) 는 함수 정의의 이름을 참조합니다. 따라서 함수 타입을 거쳐 호출하는 경우에는 named 인자가 작동하지 않으며, 값을 통한 호출에서는 위치 인자만 사용 가능합니다.
fn make_user(name: str, age: i32) -> User { ... }
let f: fn(str, i32) -> User = make_user;
make_user(name: "A", age: 30i32); // named OK - 정의 이름 사용
f("A", 30i32); // 위치 OK
f(name: "A", age: 30i32); // ERROR - 타입에 이름 없음