6.10. 리플렉션

표준 라이브러리는 두 단계의 리플렉션 트레잇을 제공합니다. 바로 Reflect 와 Inspect 입니다.

Reflect    자동 구현 - 모든 타입이 공짜로 들고 있는 얕은 메타정보
Inspect    opt-in via #[derive(Inspect)] - 풍부한 필드/메서드 명세

이렇게 두 단계로 나눈 이유는 binary 크기를 컨트롤하면서도 any 슬롯이나 합 타입, REPL 자동 출력처럼 꼭 필요한 기능은 모든 타입에 공짜로 제공하고 싶었기 때문입니다.

6.10.1. `Reflect` - 자동 구현 트레잇

Reflect 는 모든 타입에 자동으로 부착되는 minimal 한 type introspection 입니다. 사용자가 #[derive(Reflect)] 를 따로 적지 않아도, 컴파일러가 모든 타입에 대해 자동으로 impl 을 합성합니다.

trait Reflect {
    // 정적 - 타입에 직접 호출
    fn type_name() -> str;
    fn size() -> usize;
    fn align() -> usize;

    // 인스턴스 - any 슬롯 / 합 타입에서 런타임 dispatch
    fn type_name_of(self) -> str;
    fn size_of(self) -> usize;
}

i32::type_name() == "i32"
i32::size()      == 4
i32::align()     == 4

let x: any = 42i32;
x.type_name_of() == "i32"        // 런타임 type tag 검사

let v: i32 | f64 = pick();
v.type_name_of()                  // "i32" 또는 "f64" - 합 타입 variant 검사

자동 구현이라 사용자 코드를 따로 작성할 필요는 없습니다. 컴파일러가 모든 타입의 type_name, size, align 정보를 이미 알고 있어서, 비용 0 으로 합성합니다.

Reflect 는 컴파일러가 모든 타입에 제공하며, 소스에 impl 이 없습니다.

손으로 쓴 impl Reflect for T 는 에러입니다. T: Reflect 바운드는 늘 성립합니다.
타입이 자기 size() / type_name() 같은 같은 이름의 메서드를 가지면 그 메서드가 리플렉션 메서드를 가립니다.
이름 (type_name) 에는 모듈 경로가 붙지 않습니다 (List<i64>, Config). 합 타입의 정적 이름은 정규 순서 (2.6.4) 로 적습니다 (f64 | i32, none 은 마지막). type_name_of(self) 같은 인스턴스 형태는 런타임에 들어 있는 항 (합) 이나 any 의 내용을 보고합니다.
rok::core::reflect::cast<T>(value: any) -> T | none 은 set_field 와 같은 규칙으로 any 를 T 로 꺼냅니다. rok::core::reflect::methods_of<T>() -> List<MethodInfo> 는 T 의 고유 메서드 목록입니다.

6.10.2. `Inspect` - opt-in 트레잇

Inspect 는 #[derive(Inspect)] 로 opt-in 하는 풍부한 리플렉션입니다. 필드 이름, 동적 필드 접근과 수정, 그리고 메서드 명세까지 노출합니다.

trait Inspect: Reflect {
    fn field_names() -> List<str>;
    fn get_field(self, name: str) -> any | none;            // 비공개 필드도
    fn set_field(ref self, name: str, value: any) -> bool;  // 성공 여부
    fn methods() -> List<MethodInfo>;
}

struct MethodInfo {
    name: str;
    arity: usize;              // self 를 뺀 인자 수
    is_static: bool;           // self 를 받지 않는 메서드
    arg_types: List<str>;      // self 를 뺀 인자 타입 이름
    return_type: str;
}

get_field 는 그 필드의 값을 any 로 돌려주며, 없는 이름이면 none 입니다. 비공개 필드도 꺼낼 수 있습니다.
set_field 는 값이 그 필드의 타입과 정확히 같을 때, 또는 정수가 다른 정수 타입이어도 손실 없이 들어갈 때 (u.set_field("id", 42) 가 u64 필드에) 대입하고 true 를 돌려줍니다. 그 밖에는 대입하지 않고 false 입니다. 다른 변환 (예: i32 → f64) 은 없습니다.
methods() 는 그 타입의 고유 메서드만 (트레잇 메서드 제외) 이름순으로 돌려줍니다. 제네릭 impl 의 메서드는 타입을 적힌 그대로 (T) 보여 줍니다.
enum 에 derive 하면 필드는 없고 (field_names() 는 빈 목록, get_field 는 none, set_field 는 false), methods() 만 의미가 있습니다.

사용 예시는 다음과 같습니다.

#[derive(Inspect)]
struct Config { host: str; port: i32; }

let c = Config { host: "localhost", port: 8080 };
Config::field_names()              // ["host", "port"]
c.get_field("port")                // any 안의 8080
c.set_field("port", 9090)          // true (성공)
c.set_field("xxx", 1)              // false (없는 필드)

Inspect 는 메타데이터를 binary 에 저장해야 하기 때문에 opt-in 으로 두었습니다. 모든 타입에 자동으로 부착하면 binary 크기 부담이 너무 커지기 때문입니다.

#[derive(Inspect)] 의 구현은 rok::core::reflect 에 있는 메타 블록 #[impl_derive(Inspect)] 이며, 메타 시스템 자체로 표준 라이브러리 트레잇을 구현하는 패턴입니다 (stdlib 2.12.3).

6.10.3. REPL / Jupyter 자동 출력

REPL 에서 마지막 식 결과를 출력할 때는 Reflect.type_name_of 와 Debug 를 조합해서 보여 줍니다 (9.7.7).

> let x = 42i32;
> x
i32: 42

> [1, 2, 3]
List<i32>: [1, 2, 3]

> Config { host: "h", port: 80 }
Config: Config { host: "h", port: 80 }

출력 포맷은 다음과 같습니다.

{type_name_of(value)}: {value:?}

Debug 가 없는 타입이면 타입 이름만 출력합니다. 이 동작은 REPL 과 Jupyter 의 셀 세션 (9.7) 이 사용합니다.

6.10.4. 글로벌 `typeof` / `sizeof` 함수 없음

다른 언어들이 typeof 나 sizeof 같은 키워드로 노출하는 introspection 을, rok 에서는 트레잇 메서드로만 제공합니다.

// rok - 메서드 호출
T::size()
x.type_name_of()

// 다른 언어 - 키워드
sizeof(T)        // C / C++
typeof(x)        // JS / TS

이렇게 하는 이유는 언어 syntax 추가가 0 이기 때문입니다. Reflect 트레잇 하나만으로 모든 introspection 표면을 커버할 수 있습니다.

6.10.5. `any` 슬롯과 합 타입에서의 dispatch

any 슬롯과 T1 | T2 형태의 합 타입은 런타임에 실제 타입을 결정하기 때문에, type_name_of 호출이 매우 중요합니다.

fn handle(x: any) {
    if x.type_name_of() == "i32" { handle_int(x); }
    else if x.type_name_of() == "str" { handle_str(x); }
}

fn classify(v: i32 | f64) -> str {
    match v {
        n: i32 => "integer",
        f: f64 => "float",
    }
}

타입 검사 패턴 (v: T => ...) 은 컴파일러가 Reflect 의 tag 검사로 desugar 합니다.

6.10.6. 단계 간 관계

Inspect: Reflect 라는 표기에서 알 수 있듯이, Inspect 는 Reflect 를 super-trait 으로 가집니다. 따라서 Inspect 가 구현된 타입은 항상 Reflect 도 구현하게 되며, 어차피 자동으로 구현되니 당연한 이야기입니다.

모든 타입            Reflect          (자동, 비용 0)
+ #[derive(Inspect)] Inspect+Reflect  (opt-in, 메타데이터 박힘)

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#6.10. 리플렉션

#6.10.1. Reflect - 자동 구현 트레잇

#6.10.2. Inspect - opt-in 트레잇

#6.10.3. REPL / Jupyter 자동 출력

#6.10.4. 글로벌 typeof / sizeof 함수 없음

#6.10.5. any 슬롯과 합 타입에서의 dispatch

#6.10.6. 단계 간 관계