[태그:] 열거형

Rust는 복잡한 데이터와 다양한 상태를 안전하게 표현할 수 있는 강력한 도구인 열거형(enum)을 제공합니다.
enum은 단순한 값 목록이 아닌, 각 변형(variant)에 고유한 데이터를 담을 수 있어 패턴 매칭(match)과 결합해 매우 유용하게 사용됩니다.

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1. 기본 열거형의 정의와 사용

열거형은 여러 개의 이름 있는 변형을 정의하는 타입입니다.
enum 다음에 이름을 입력하고 중괄호 안에 variant(변형)를 입력합니다.

enum Direction {
    North,
    South,
    East,
    West,
}

아래와 같이 함수에 열거형을 사용할 때는 함수명을 적고 인수를 입력하는데, 인수의 형식은 열거형이 됩니다. 그리고, match 흐름 제어 연산자를 사용하는데, match 다음에 인수명을 기재하고, 분기(arm)를 정의하는데 열거형의 이름 다음에 ::을 추가하며, =>을 사용해 실행 코드를 지정합니다.

fn move_to(dir: Direction) {
    match dir {
        Direction::North => println!("북쪽으로 이동"),
        Direction::South => println!("남쪽으로 이동"),
        Direction::East  => println!("동쪽으로 이동"),
        Direction::West  => println!("서쪽으로 이동"),
    }
}

main 함수는 아래와 같이 let을 이용해 direction 변수에 열거형 이름::변형을 입력하고, 위 함수 move_to의 인수로 direction 변수를 입력하면 “북쪽으로 이동”이란 글자가 화면에 표시됩니다.

fn main () {
    let direction = Direction::North;
    move_to(direction); 
}

North를 달리하면 출력 결과가 달라지며, 변형에 없는 값, 아래에서는 North2를 입력하면 “Direction에서 (North2) variant가 발견되지 않는다”라는 에러 메시지가 표시되므로 정확한 입력을 보장할 수 있습니다.

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2. 열거형 변형에 데이터 저장

열거형은 각 변형마다 다른 타입의 데이터를 가질 수 있습니다. 이 점이 Rust enum의 강력한 특징입니다.

enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}

각 변형은 정해진 구조의 데이터를 저장할 수 있습니다:

• Quit은 데이터 없음
• Move는 구조체 형태(중괄호 사용)
• Write는 문자열
• ChangeColor는 튜플 형태(소괄호 사용)

fn process(msg: Message) {
    match msg {
        Message::Quit => println!("종료"),
        Message::Move { x, y } => println!("이동: ({}, {})", x, y),
        Message::Write(text) => println!("메시지: {}", text),
        Message::ChangeColor(r, g, b) => println!("색상 변경: {}, {}, {}", r, g, b),
    }
}

fn main() {
    let msg1 = Message::Quit;
    let msg2 = Message::Move { x: 10, y: 20 };
    let msg3 = Message::Write(String::from("안녕하세요"));
    let msg4 = Message::ChangeColor(255, 0, 0);

    process(msg1);
    process(msg2);
    process(msg3);
    process(msg4);
}

위 코드를 실행하면 아래와 같이 분기에 따라 실행 코드가 화면에 출력됩니다.

종료 이동: (10, 20) 메시지: 안녕하세요 색상 변경: 255, 0, 0

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3. match 표현식

enum과 함께 가장 강력하게 사용되는 문법이 match입니다. 모든 경우를 exhaustively(빠짐없이) 처리하도록 강제되어, 안전한 분기 로직을 작성할 수 있습니다.

enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter(String),
}

fn main() {
    
    let coin = Coin::Quarter("New York".to_string());

    match coin {
        Coin::Penny => println!("1원!"),
        Coin::Nickel => println!("5원!"),
        Coin::Dime => println!("10원!"),
        Coin::Quarter(state) => println!("25원 from {:?}", state),
    }
}

• enum Coin이 네 가지가 있으므로 match 연산자는 네 가지 분기를 모두 작성해야 합니다. 위 코드에서 match 분기의 하나를 주석 처리하고 실행하면

“모든 경우를 소진하지 않았다(none-exaustive patterns)”고 하면서 ‘Coin:Dime” not covered라고 “Dime 코인을 커버하지 않았다”고 합니다.

• 모든 경우를 망라하기 어렵다면 _를 이용해 위를 제외한 다른 경우는 모두 이에 해당하는 실행 코드를 적용하도록 할 수 있습니다.

    match coin {
        Coin::Penny => println!("1원!"),
        Coin::Nickel => println!("5원!"),
        // Coin::Dime => println!("10원!"),
        // Coin::Quarter(state) => println!("25원 from {:?}", state),
        _ => println!("기타 동전!"),
    }

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4. if let 표현식

단일 패턴만 확인하고 나머지는 무시하고 싶을 때는 if let 구문을 이용해 더 간결하게 처리할 수 있습니다.

    let coin = Coin::Penny;
    if let Coin::Penny = coin {
        println!("1원!");
    }

if 문의 내용이 “같다면”인데 let 문이므로 ==이 아니라 =를 사용했다는 것, 그리고 Coin::Penny가 앞에 왔다는 점을 주의해야 합니다. 위 코드를 실행하면 “1원!”가 화면에 출력됩니다.

if let coin = Coin::Penny 이라고 순서를 바꿔 표시하면 에러는 나지 않는데 coin 변수를 사용하지 않았으므로 _coin으로 변수명을 바꾸라는 제안을 합니다.

match보다 간단하지만, 나머지 경우는 무시되므로 사용에 주의가 필요합니다.

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5. 열거형은 메서드도 가질 수 있다

열거형도 구조체처럼 impl 블록을 통해 메서드를 정의할 수 있습니다.

enum Status {
    Ready,
    Waiting,
    Error(i32),
}

impl Status {
    fn print(&self) {
        match self {
            Status::Ready => println!("준비 완료"),
            Status::Waiting => println!("대기 중"),
            Status::Error(code) => println!("에러 코드: {}", code),
        }
    }
}
fn main() {
    let status1 = Status::Ready;
    let status2 = Status::Waiting;
    let status3 = Status::Error(404);

    status1.print();
    status2.print();
    status3.print();
}

위 코드를 실행하면 아래와 같이 화면에 표시됩니다.

준비 완료
대기 중
에러 코드: 404

6. Option 열거형

Rust 표준 라이브러리에는 매우 자주 쓰이는 열거형인 Option이있습니다. 이는 값이 있을 수도 있고, 없을 수도 있다는 개념을 타입 시스템으로 안전하게 표현합니다.

enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

예시:

let some_number = Some(5);
let no_number: Option<i32> = None;

이 방식은 null을 사용하지 않고도 안전하게 결측 값을 표현할 수 있게 해줍니다.

fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match x {
        Some(n) => Some(n + 1),
        None => None,
    }
}

위 함수 plus_one은 인수 x가 정수(i32)라면 +1을 하고, None이라면 None을 반환하라는 의미인데, Option Enum이라 정수를 그냥 입력하면 안되고, Some 괄호 안에 입력해야 합니다.

fn main() {
    let num1 = Some(5);
    let num2 = None;

    println!("Result 1: {:?}", plus_one(num1)); // Result 1: Some(6)
    println!("Result 2: {:?}", plus_one(num2)); // Result 2: None
}

위와 같이 main 함수를 만들어 실행하면 숫자 5가 Some(5)라고 입력되면 Some(6)이 반환되고, None이 입력되면 None이 반환됩니다.

Rust는 기존의 사고 방식을 모두 바꿔버리니 적응하기 어렵습니다.

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마무리

Rust의 열거형은 단순한 열거 상수를 넘어서 다양한 형태의 상태를 표현하는 강력한 수단입니다.특히 Option, Result, match와 결합하면 null, 에러, 상태 관리 등의 문제를 컴파일 타임에 안전하게 해결할 수 있습니다.