Dart의 타입시스템

Dart2.19.6About 2 min

원문 : https://dart.dev/language/type-systemopen in new window

Dart 언어는 타입안전형입니다.
때때로 사운드 타이핑이라고 하는 변수의 값이 변수의 정적 타입과 일치하는지 확신하기 위해 정적 타입 확인과 런타임 확인을 조합하여 사용합니다.
타입은 필수사항이지만 타입 추론으로 인해 타입 표기는 생략할 수 있습니다.

정적 타입 확인의 한가지 이점은 Dart의 정적 분석기open in new window를 사용하여 컴파일타임에 버그를 찾을 수 있는 능력입니다.

대부분의 정적 분석 에러를 제너릭 클래스의 타입 어노테이션을 추가해서 해결할 수 있습니다.
대부분 일반적인 제너릭 클래스는 콜렉션 타입 (List<T>, Map<K,B>)입니다.

예로 들어, 아래 코드에서 printInts() 함수는 정수 목록을 출력하고 main()에서 목록을 생성하고 이것을 printInts()에 전달합니다.

// 정적 분석 : 에러/경고
void printInts(List<int> a) => print(a);

void main() {
  final list = [];
  list.add(1);
  list.add('2');
  printInts(list);
}

이전 코드의 결과는 printInts(list)를 호출할 때 list에서 타입 오류가 발생하는 것 입니다.

error - The argument type 'List<dynamic>' can't be assigned to the parameter type 'List<int>'. - argument_type_not_assignable

에러는 List<dynamic>에서 List<int>로 명시적 변환이 불가함을 강조합니다.
list 변수는 정적 타입 List<dynamic>을 가지게 됩니다.
이것은 var list = []로 선언을 하고 분석기에 dynamic 보다 더 정확한 타입 인자 추론이 가능하도록 충분한 정보를 제공하지 않았기 때문입니다.
printInts() 함수는 매개변수의 타입을 List<int>로 예상하고 있기 때문에 타입 불일치의 문제가 됩니다.

아래와 같이 리스트를 생성할 때 타입 어노테이션 (<int>)를 추가하면 분석기가 정수 매개변수에 문자열 인자가 할당되지 못하도록 감지합니다.
코드에서 list.add('2')에서 따옴표를 삭제하면 정적 분석을 통과하고 에러나 경고없이 실행됩니다.

void printInts(List<int> a) => print(a);

void main() {
  final list = <int>[];
  list.add(1);
  list.add(2);
  printInts(list);
}

DartPad에서 해보세요.open in new window

건전성이란?

_건전성_은 프로그램이 특정 유효하지 않는 상태가 되지 않도록 보장하는 것 입니다.
건전 타입 시스템은 표현식에서 값을 계산한 것과 표현식의 정적 타입간 불일치가 있는 상태를 가져올 수 없다는걸 의미합니다.
예로 들어, 표현식의 정적 타입이 String이면 런타임동안 계산할 때 문자열만 얻을 수 있다는 것을 보장합니다.

Dart의 타입 시스템은 자바와 C#과 같이 건전합니다.
정적 확인(컴파일타임 에러)와 런타인 확인의 조합을 사용하여 건전성을 강제하도록 합니다.
예로 들어, String이 int에 할당되면 컴파일타임 에러가 발생합니다.
객체를 as String를 사용하여 String으로 캐스팅할 때 객체가 String이 아닌 경우 런타임 오류가 발생합니다.

건전성의 장점

건전 타입 시스템은 다양한 장점을 가지고 있습니다.

컴파일타임에 타입에 관련된 버그를 발견
건전 타입 시스템은 해당 타입에 대하여 모호하지 않도록 코드를 강제하기 때문에 런타임에 찾기 어려울 수 있는 타입관련 버그가 컴파일타임에 드러납니다.
좀더 읽기쉬운 코드
코드가 특정 타입을 가지는 실제 값에 의존해서 읽기 때문에 쉬워집니다.
건전 Dart에서는 타입은 거짓말을 하지 않습니다.
좀더 유지보수가 쉬운 코드
건전 타입 시스템에서는 코드의 일부분을 변경할때 타입 시스템이 다른 부분에서 문제가 있으면 경고를 해줍니다.
더 나은 AOT(ahead of time) 컴파일
타입이 없어도 AOT 컴파일이 가능하지만 생성된 코드가 덜 효율적입니다.

정적 분석을 통과하는 팁

정적 타입을 위한 대부분 규칙은 이해하기 쉽습니다.
몇가지 덜 분명한 규칙을 소개합니다.

메소드를 오버라이딩할 때 건전 반환 타입 사용하기
메소드를 오버라이딩할 때 건전 매개변수 타입 사용하기
타입지정 리스트에 다이나믹 리스트를 사용하지않기

다음의 타입 계층을 사용하고 있는 예제를 통해 이 규칙에 대하여 상세히 알아보자.

메소드를 오버라이딩할 때 건전 반환 타입 사용하기

하위클래스의 메소드 반환 타입은 상위 클래스의 반환 타입과 동일하거나 하위타입이어야 합니다.
Animal 클래스의 getter 메소드를 고려해보겠습니다.

class Animal {
    void chase(Animal a) { ... }
    Animal get parent => ...
}

parent getter는 Animal을 반환합니다.
HoneyBadger 하위 클래스에서 getter의 반환 타입을 HoneyBadger(또는 Animal의 하위 타입)으로 대체할 수 있으며 그밖에 관계없는 타입은 불가합니다.

// 정적 분석 : 성공
class HoneyBadger extends Animal {
    @override
    void chase(Animal a) { ... }

    @override
    HoneyBadger get parent => ...
}

// 정적 분석 : 에러/경고
class HoneyBadger extends Animal {
    @override
    void chase(Animal a) { ... }

    @override
    Root get parent => ...
}

메소드를 오버라이딩할 때 건전 매개변수 타입 사용하기

오버라이딩된 메소드의 매개변수는 상위클래스에 대응되는 매개변수와 동일하거나 상위 타입이어야 합니다.
원래 매개변수의 하위타입으로 타입을 변경하여 범위를 축소시킬수 없습니다.

Note

하위 타입을 사용할 합당한 이유가 있다면 convariant 키워드open in new window를 사용할 수 있습니다.

Animal 클래스의 chase(Animal) 메소드를 고려해보겠습니다.

class Animal {
    void chase(Animal a) { ... }
    Animal get parent => ...
}

chase() 메소드는 Animal을 인자로 받습니다.
HoneyBadger의 chase는 아무거나 가능합니다.
chase() 메소드를 아무거나(Object)를 받도록 오버라이딩할 수 있습니다.

// 정적 분석 : 성공
class HoneyBadger extends Animal {
    @override
    void chase(Object a) { ... }

    @override
    Animal get parent => ...
}

아래 코드는 chase() 메소드의 매개변수를 Animal의 하위클래스인 Mouse로 축소시켰습니다.

// 정적 분석 : 에러/경고
class Mouse extends Animal { ... }

class Cat extends Animal {
    @override
    void chase(Mouse x) { ... }
}

이 코드는 고양이로 선언하고 악어를 전달할 수 있기 때문에 타입에 안전하지 않습니다.

Animal a = Cat();
a.chase(Alligator()); // 타입이 안전하지 않거나 고양이가 안전하지 않습니다.

타입지정 리스트에 다이나믹 리스트를 사용하지않기

dynamic 리스트는 그 안에 다른 종류를 가지려할 때 좋습니다.
그러나, dynamic 리스트를 타입지정 리스트로 사용할 수 없습니다.

이 규칙은 또한 제너릭 타입의 인스턴스에도 적용됩니다.

아래 코드에서 Dog의 dynamic 리스트를 생성합니다.
그리고 Cat 타입 리스트에 할당하면 정적 분석에서 에러가 발생됩니다.

// 정적 분석 : 에러/경고
class Cat extends Animal { ... }

class Dog extends Animal { ... }

void main() {
    List<Cat> foo = <dynamic>[Dog()]; // 에러
    List<dynamic> bar = <dynamic>[Dog(), Cat()]; // 정상
}

런타입 확인

런타임 확인은 컴파일 타임에 감지될 수 없는 타입 안전 이슈를 처리합니다.

예로 들어, 아래 코드는 Dog 리스트를 Cat 리스트로 변환하려 하기 때문에 런타임 중 예외를 발생시킵니다.

// 런타임 : 에러
void main() {
    List<Animal> animals = [Dog()];
    List<Cat> cats = animals as List<Cat>;
}

타입 추론

분석기는 필드, 메소드, 로컬 변수, 대부분 제너릭 타입 인자에 대하여 타입 추론을 합니다.
분석기가 특정 타입을 추론하기 충분한 정보가 없다면 dynamic 타입을 사용합니다.

제너릭에서 타입 추론이 어떻게 동작하는지 예제가 있습니다.
예제에서 arguments 이름의 변수는 문자열 키와 다양한 값의 쌍을 가지는 맵으로 되어있습니다.

변수에 타입을 명시화하려면 다음과 같이 작성할 것 입니다.

Map<String, dynamic> arguments = {'argA': 'hello', 'argB': 42};

다른방법으로는 var나 final을 사용하여 Dart가 타입을 추론하게 하는 것 입니다.

var arguments = {'argA': 'hello', 'argB': 42}; // Map<String, Object>

맵 리터럴은 엔티티에서 타입을 추론하고 변수는 맵 리터럴의 타입에서 그 타입을 추론합니다.
이 맵에서 키는 둘다 문자열이지만 값은 다른 타입 (String과 int, 그 상위로는 Object)을 가집니다.
따라서 맵 리터럴은 Map<String, Object> 타입을 가지고 arguments 변수가 그렇게 됩니다.

필드와 메소드 추론

특정 타입이 없고 상위 클래스에서 필드나 메소드를 오버라이딩한 필드나 메소드는 상위클래스의 메소드 또는 필드의 타입을 물려받습니다.

선언되거나 물려받은 타입이 없지만 초기값이 선언된 필드는 초기값을 기반으로 추론된 타입을 가지게 됩니다.

정적 필드 추론

정적 필드와 변수는 초기화 과정에서 그 타입을 추론하게 됩니다.
추론과정에서 순환이 발생하면 실패하게 됨을 참고하세요. (즉, 변수의 추론할 타입은 알고있는 변수의 타입에 의존됩니다)

로컬 변수 추론

로컬 변수 타입은 초기화 과정에서 추론됩니다.
후속 할당은 고려되지 않습니다.
즉 좀더 명확한 타입을 추론하게 됩니다.
그렇다면 타입 어노테이션을 추가할 수 있습니다.

// 정적 분석 : 에러/경고
var x = 3; // x는 int로 추론됩니다
x = 4.0;

// 정적 분석 : 성공s
num y = 3; // num은 double 또는 int로 가능합니다
y = 4.0;

타입 인자 추론

생성자의 호출과 제너릭 메소드의 실행에 대한 타입 인자는 발생의 컨텍스트에 대한 하향 정보와 생성자 또는 제너릭 메소드의 인자로부터 상향 정보의 조합을 기반으로 추론됩니다.
만약 추론이 원하거나 예상되는 것처럼 동작하지 않을 경우에는 항상 타입 인자를 명시적으로 지정해야합니다.

// <int>[]로 추론됨
List<int> listOfInt = [];

// <double>[3.0]로 추론됨
var listOfDouble = [3.0];

// Iterable<int>로 추론됨
var ints = listOfDouble.map((x) => x.toInt());

마지막 예제에서, x는 하향정보로는 double로 추론됩니다.
클로저의 반환타입은 상향정보로 int로 추론됩니다.
Dart는 map() 메소드의 타입 인자를 추론할 때 상향 정보의 반환 타입을 사용하게 됩니다. (<int>)

대체 타입

메소드를 오버라이딩하면, 무언가 한가지 타입(기존 메소드)에서 새로운 타입(새 메소드)으로 바꿀 것 입니다.
비슷하게, 함수의 인자를 전달할 때 한가지 타입(선언된 타입의 매개변수)을 다른 타입(실제 인자)으로 바꿀 것 입니다.
언제 무엇을 하위타입 또는 상위타입 중 한가지로 변경할 수 있을까요?

타입을 대채할 때, 소비자와 생산자의 규칙을 생각하면 도웁이 됩니다.
소비자는 타입을 흡수하고 생산자는 타입을 생성합니다.

상위타입으로 소비자 타입을, 하위 타입으로 생산자 타입을 대체할 수 있습니다.

단순 타입 할당과 제너릭 타입 할당의 예제를 살펴보겠습니다.

단순 타입 할당

객체에서 객체로 할당할 때, 타입을 다른 타입으로 대할 수 있을때 일까요?
이 질문에 대한 답은 객체가 소비자 또는 생산자인지에 따라 달려있습니다.

아래의 타입 계층구조를 살펴보겠습니다.

아래 단순 할당에서는 Cat c가 소비자이고 Cat()이 생산자로 고려됩니다.

Cat c = Cat();

소비자 위치에서, 특정 타입(Cat) 소비를 다른 것(Animal)으로 소비하도록 변경하는 것은 안전합니다.
따라서 Cat c를 Animal c로 바꾸는 것은 허용되며, Animal이 Cat의 상위타입이기 때문입니다.

// 정적 분석 : 성공
Animal c = Cat();

하지만 Cat c를 MaineCoon c로 변경하는 것은 타입 안전을 깨트리며, 상위클래스에서 Lion 처럼 다른 행동을 가지는 Cat 타입이 제공될 수 있기 때문입니다.

// 정적 분석 : 에러/경고
MaineCoon c = Cat();

생산자 위치에서는, 타입(Cat)을 좀더 세밀한 타입 (MaineCoon)으로 대체하는 것은 안전합니다.
따라서 아래가 허용됩니다.

// 정적 분석 : 성공
Cat c = MaineCoon();

제너릭 타입 할당

제너릭 타입에도 동일한 규칙이 적용될까요?
그렇습니다.
동물의 목록에 대한 계층을 고려해보겠습니다.
Cat의 List는 Animal의 List에 대한 하위타입입니다.
그리고 MaineCoon의 List에 대한 상위타입입니다.

다음 예제에서 List<MaineCoon>이 List<Cat>의 하위타입이기 때문에, MaineCoon목록을myCats`에 할당할 수 있습니다.

// 정적 분석 : 성공
List<MaineCoon> myMaineCoons = ...
List<Cat> myCats = myMaineCoons;

다른 방향으로는 어떨까요?
List<Cat>에 Animal 목록을 할달할 수 있을까요?

// 정적 분석 : 에러/경고
List<Animal> myAnimals = ...
List<Cat> myCats = myAnimals;

이 할당은 Animal과 같이 dynamic이 아닌 타입은 허용되지 않는 함축적 다운캐스트가 생성되기 때문에 정적 분석을 통과하지 못합니다.

버전노트

2.12(null 안전open in new window이 지원된다고 소개됨) 이전의 언어버전open in new window을 사용한 패키지에서는 코드는 dynamic이 아닌 타입에서 함축적 다운캐스트가 가능합니다.
pre-2.12 프로젝트부터는 implicit-casts: false를 분석 옵션파일open in new window에 지정하여 dynamic이 아닌 타입에서 다운캐스트를 불가하게할 수 있습니다.

이 코드에서 정적분석을 통과하려면, 명시적 캐스트를 사용해야 합니다.

List<Animal> myAnimals = ...
List<Cat> myCats = myAnimals as List<Cat>;

그렇지만, 명시적 캐스트는 런타임때 캐스팅되는 목록(myAnimals)의 실제 타입에 따라 실패할 수 있습니다.

메소드

메소드를 오버라이딩할 때, 생산자와 소비자 규칙이 역시 적용됩니다.
예로 들면,

소비자(chase(Animal) 메소드같은)에서 상위타입으로 매개변수 타입을 바꿀 수 있습니다.
생산자(parent getter 메소드같은)에서 하위타입으로 반환 타입을 바꿀 수 있습니다.

더 자세한 정보는 메소드를 오버라이딩할 때 건전 매개변수 타입 사용하기와 메소드를 오버라이딩할 때 건전 반환 타입 사용하기을 참고하세요.

메소드를 오버라이딩할 때 건전 반환 타입 사용하기
메소드를 오버라이딩할 때 건전 매개변수 타입 사용하기

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Dart의 타입시스템

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# 정적 분석을 통과하는 팁

# 메소드를 오버라이딩할 때 건전 반환 타입 사용하기

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