코틀린 기초

코틀린 기초
코틀린 객체 지향 프로그래밍
함수형 프로그래밍

Kotlin Basic

사용 라이브러리

testImplementation("org.assertj:assertj-core:3.26.3")
testImplementation("org.hamcrest:hamcrest:2.2")

Null 허용 타입

변수가 null 값을 갖지 못하게 하려면
안전 호출 연산자(?.)나 엘비스 연산자(?:)와 결합해서 사용하자.

👉🏻 val 변수의 영리한 타입 변환(smart cast)

널 할당이 불가능한 문자열 타입으로 영리한 변환 가능

val p = Person(first = "North", middle = null, last = "West")
if (p.middle != null) {
    val middleNameLength = p.middle.length
}

👉🏻 var 변수가 널 값이 아님을 단언하기 !!

var 변수는 String 타입으로 영리한 타입 변환이 불가능
널 아님 단언 연산자(!!, not-null assertion operator)로 널 아님을 단언할 수 있지만, 코드 스멜이다
- 변수가 널이 아닌 값으로 다뤄지도록 강제하고 해당 변수가 널이라면 예외를 던진다
- 널 값에 이 연산자를 사용하는 것은 코틀린에서 NPE를 만날 수 있는 몇 가지 상황 중 하나
- 가능하면 사용하지 않도록 노력하자.

var p = Person(first = "North", middle = null, last = "West")
if (p.middle != null) {
    val middleNameLength = p.middle!!.length
}

👉🏻 var 변수에 안전 호출 연산자 사용하기 ?.

이 상황에서 안전 호출(?., safe call)를 사용하는 것이 좋다.
결과 타입은 Type? 형태이고, null 이면 null을 반환

var p = Person(first = "North", middle = null, last = "West")
val middleNameLength = p.middle?.length

👉🏻 var 변수에 안전 호출 연산자와 엘비스 연산자 사용하기 ?:

?: : 왼쪽 식의 값을 확인해서 해당 값이 널이 아니면 그 값을 리턴, 널이라면 오른쪽 값을 리턴

var p = Person(first = "North", middle = null, last = "West")
val middleNameLength = p.middle?.length ?: 0

👉🏻 안전 타입 변환 연산자 as?

타입 변환이 올바르게 동작하지 않은 경우 ClassCastException이 발생하는 상황을 방지

val p1 = p as? Person

명시적 타입 변환

코틀린은 자동으로 기본 타입을 더 넓은 타입으로 승격하지 않는다. Int -> Long (X)
더 작은 타입을 명시적으로 변환하려면 toInt, toLong 등 구체적인 변환 함수를 사용하자.

val intVar: Int = 3
// val longVar: Long = intVal // failed Compile
val longVar: Long = intVar.toLong()

...

// 단 연산자 중복 시 명시적 타입 변환 불필요
val longSum = 3L + intVar

사용 가능한 타입 변환 메소드

toByte(): Byte
toChar(): Char
toShort(): Short
toInt(): Int
toLong(): Long
toFloat(): Float
toDouble(): Double

중위(infix) 함수

코틀린에는 자바처럼 내장 거듭제곱 연산자가 없다.

👉🏻 시그니처의 확장 함수를 정의

fun Int.pow(x: Int) = toDouble().pow(x).toInt()
fun Long.pow(x: Int) = toDouble().pow(x).toLong()

👉🏻 중위 연산자 infix 정의

import kotlin.math.pow

infix fun Int.`**`(x: Int) = toDouble().pow(x).toInt()
infix fun Long.`**`(x: Int) = toDouble().pow(x).toLong()
infix fun Float.`**`(x: Int) = pow()
infix fun Double.`**`(x: Int) = pow()

fun Int.pow(x: Int) = `**`(x)
fun Long.pow(x: Int) = `**`(x)

...

@Test
fun `raise to pwoer`() {
    assertAll(
        { assertEquals(1, 2 `**` 0) },
        { assertEquals(2, 2 `**` 1) },
        { assertEquals(4, 2 `**` 2) },
        { assertEquals(8, 2 `**` 3) },

        { assertEquals(1L, 2L `**` 0) },
        { assertEquals(2L, 2L `**` 1) },
        { assertEquals(4L, 2L `**` 2) },
        { assertEquals(8L, 2L `**` 3) },

        { assertEquals(1F, 2F `**` 0) },
        { assertEquals(2F, 2F `**` 1) },
        { assertEquals(4F, 2F `**` 2) },
        { assertEquals(8F, 2F `**` 3) },

        { assertEquals(1.0, 2.0 `**` 0) },
        { assertEquals(2.0, 2.0 `**` 1) },
        { assertEquals(4.0, 2.0 `**` 2) },
        { assertEquals(8.0, 2.0 `**` 3) },

        { assertEquals(1, 2.pow(0)) },
        { assertEquals(2, 2.pow(1)) },
        { assertEquals(4, 2.pow(2)) },
        { assertEquals(8, 2.pow(3)) },

        { assertEquals(1L, 2L.pow(0)) },
        { assertEquals(2L, 2L.pow(1)) },
        { assertEquals(4L, 2L.pow(2)) },
        { assertEquals(8L, 2L.pow(3)) },
    )
}

Pair 인스턴스

중위(infix) to 함수로 Pair 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있다.

코틀린은 Pair 인스턴스의 리스트로부터 맵을 생성하는 mapOf와 같은 맵 생성을 위한 최상위 함수 몇 가지를 제공

fun <K, V> mapOf(vararg pairs: Pair<K, V>): Map<K, V>

Pair는 first, second 이름의 두 개의 원소를 갖는 데이터 클래스이다.

data class Pair<out A, out B> : Serializable

Pair 클래스는 두 개의 인자를 받는 생성자를 사용해서 Pair 클래스를 생성할 수 있지만, to 함수를 사용하는 것이 일반적이다.

public infix fun <A, B> A.to(that: B): Pair<A, B> = Pair(this, that)

👉🏻 mapOf 인자인 pair를 생성하기 위해 to 함수 사용하기

@Test
fun `create map using infix to function`() {
    // to를 사용한 Pair 생성
    val map = mapOf("a" to 1, "b" to 2, "c" to 2)

    assertAll(
        { assertTrue(map.containsKey("a")) },
        { assertTrue(map.containsKey("b")) },
        { assertTrue(map.containsKey("c")) },
        { assertTrue(map.containsValue(1)) },
        { assertTrue(map.containsValue(2)) },
    )
}

@Test
fun `create a Pair form constructor vs to function`() {
    val p1 = Pair("a", 1) // 생성자를 사용한 Pair 생성
    val p2 = "a" to 1 // to를 사용한 Pair 생성

    assertAll(
        { assertEquals(p1.first, "a") },
        { assertEquals(p1.second, 1) },
        { assertEquals(p2.first, "a") },
        { assertEquals(p2.second, 1) },
        { assertEquals(p1, p2) },
    )
}

⚠️ Pair는 데이터 클래스이므로 구조 분해를 통해서만 개별 원소에 접근할 수 있다.

@Test
fun `destructuring a Pair`() {
    val pair = "a" to 1
    val (x, y) = pair

    assertEquals(x, "a")
    assertEquals(y, 1)
}

Triple

세 개의 값을 나타내는 Triple이라는 이름의 클래스도 코틀린 표준 라이브러리에 들어 있다.

객체 지향 프로그래밍

const와 val의 차이

런타임보다 컴파일 타임에 변수가 상수임을 나타내야 한다

컴파일 타임 상수에 const 변경자를 사용하자.

val 키워드는 변수에 한 번 할당되면 변경이 불가능함을 나타내지만 이러한 할당은 실행 시간에 일어난다.

👉🏻 컴파일 타임 상수 정의하기

const가 val 키워드를 대체하는 것이 아니라 반드시 같이 쓰여야 한다.

class Task(val name: String, _priority: Int = DEFAULT_PRIORITY) {

    companion object {
        // 컴파일 타임 상수
        const val MIN_PRIORITY = 1
        const val MAX_PRIORITY = 5
        const val DEFAULT_PRIORITY = 3
    }

    // 사용자 정의 설정자(setter)를 사용하는 속성
    var priority = validPriority(_priority)
        set(value) {
            field = validPriority(value)
        }

    // private 검증 함수
    private fun validPriority(p: Int) =
        p.coerceIn(MIN_PRIORITY, MAX_PRIORITY)
}

...

@Test
fun `priority range`() {
    var task = Task("Default Task")
    assertEquals(3, task.priority)

    task = Task("Priority Task", 4)
    assertEquals(4, task.priority)

    task = Task("Low Priority Task", 0)
    assertEquals(1, task.priority)

    task = Task("High Priority Task", 6)
    assertEquals(5, task.priority)

    task = Task("Update Priority Task", 2)
    task.priority = 5
    assertEquals(5, task.priority)

    task = Task("Update Priority Task", 2)
    task.priority = 10
    assertEquals(5, task.priority)

    task = Task("Update Priority Task", 4)
    task.priority = -1
    assertEquals(1, task.priority)
}

사용자 정의 획득자와 설정자 생성하기

코틀린은 모든 것이 기본적으로 public 이다.
데이터 은닉 원칙을 침해하는 딜레마를 클래스에서 필드는 직접 선언할 수 없도록 하는 방법으로 해결하였다.

👉🏻 사용자 정의 획득자와 설정자

속성 정의 문법

var <propertyName>[: <PropertyType> [= <property_initializer>]
    [<getter>]
    [<setter>]

class Task(val name: String) {
    // 사용자 정의 설정자
    var priority = 3
        set(value) {
            field = value.coerceIn(1..5)
        }

    // 파생 속성을 위한 사용자 정의 획득자
    val lowPriority
        get() = priority < 3
}

...

class Task(val name: String) {
    // 사용자 정의 설정자
    var priority = 3
        set(value) {
            field = value.coerceIn(1..5)
        }

    // 파생 속성을 위한 사용자 정의 획득자
    val lowPriority
        get() = priority < 3
}

@Test
fun `create task instance using apply`() {
    val task = Task("Default Task").apply { priority = 4 }
    assertEquals(4, task.priority)
}

@Test
fun `create task instance using setter`() {
    val task = Task("Valid Priority Task")
    task.priority = 4
    assertEquals(4, task.priority)
}

@Test
fun `priority range`() {
    val task = Task("Default Task").apply { priority = 2 }
    assertEquals(2, task.priority)
    assertTrue(task.lowPriority)

    task.priority = 6
    assertEquals(5, task.priority)
    assertFalse(task.lowPriority)

    task.priority = 0
    assertEquals(1, task.priority)
    assertTrue(task.lowPriority)
}

데이터 클래스 정의하기

클래스를 정의할 때 data 키워드로 equals, hashCode, toString 등을 갖춘 엔티티를 나타낼 수 있다.

코틀린은 데이터를 담는 특정 클래스의 용도로 나타내기 위해 data 키워드를 제공한다.

data class Product(
    val name: String,
    var price: Double,
    var onSale: Boolean = false
)

data 키워드로 생성되는 함수들..

👉🏻 주 생성자에 선언된 속성 바탕으로 생성되는 equals, hashCode 함수

```kotlin
@Test
fun `check equivalence`() {
    val p1 = Product("baseball", 10.0)
    val p2 = Product("baseball", 10.0, false)

    assertEquals(p1, p2)
    assertEquals(p1.hashCode(), p2.hashCode())
}

@Test
fun `create set to check equals and hashcode`() {
    val p1 = Product("baseball", 10.0)
    val p2 = Product(price = 10.0, onSale = false, name = "baseball")

    val products = setOf(p1, p2)
    assertEquals(1, products.size)
}
```

👉🏻 클래스의 속성 값을 보여주는 toString 함수

👉🏻 copy 함수

원본과 같은 속성 값으로 시작해서 copy 함수에 제공된 속성 값만을 변경해 새로운 객체를 생성하는 인스턴스 메소드

@Test
fun `change price using copy`() {
    val p1 = Product("baseball", 10.0)
    val p2 = p1.copy(price = 12.0)
    assertAll(
        { assertEquals("baseball", p2.name) },
        { assertEquals(p2.price, 12.0) },
        { assertFalse(p2.onSale) },
    )
}

copy 함수는 얕은 복사를 수행

data class OrderItem(val product: Product, val quantity: Int)

@Test
fun `data copy function is shallow`() {
    val item1 = OrderItem(Product("baseball", 10.0), 5)
    val item2 = item1.copy()

    assertAll(
        { assertTrue(item1 == item2) }, // OrderItem 인스턴스는 동등
        { assertFalse(item1 === item2) }, // copy 함수로 생성한 OrderItem 은 다른 객체
        { assertTrue(item1.product == item2.product) }, // 같은 내부 Product 인스턴스를 공유
        { assertTrue(item1.product === item2.product) } // 두 OrderItem 인스턴스에 있는 Product 는 같은 객체
    )
}

👉🏻 구조 분해를 위한 component 함수

@Test
fun `destructure using component functions`() {
    val p = Product("baseball", 10.0)

    val (name, price, sale) = p // product 구조 분해
    assertAll(
        { assertEquals(p.name, name) },
        { assertEquals(p.price, price) },
        { assertFalse(sale) }
    )
}

참고

원할 경우 equals, hashCode, toString, copy, _componentN_ 함수를 자유롭게 재정의 가능
데이터 클래스는 기본적으로 데이터가 담긴 클래스를 손쉽게 표현
코틀린 표준 라이브러리에는 2-3개의 제네릭 타입 속성을 담는 Pair, Triple 이라는 데이터 클래스가 존재

지원 속성 기법

클래스의 속성을 클라이언트에게 노출하고 싶지만, 해당 속성을 초기화하거나 읽는 방법을 제어하고 싶다면
같은 타입의 속성을 하나 더 정의하고 사용자 정의 획득자와 설정자를 이용해 원하는 속성에 접근하자.

👉🏻 생성 즉시 초기화되지 않도록 message 속성과 같은 타입의 널 허용 _message 속성을 추가

class Customer(val name: String) {
    private var _messages: List<String>? = null // null 허용 private 속성 초기화

    val messages: List<String> // 불러올 속성
        get() { // private 함수
            if (_messages == null) {
                _messages = loadMessages()
            }
            return _messages!!
        }

    private fun loadMessages(): MutableList<String> =
        mutableListOf(
            "Initial contact",
            "Convinced them to use Kotlin",
            "Sold training class. Sweet."
        ).also { println("Loaded messages") }
}

@Test
fun `지연 로딩의 어려운 버전`() {
    // messages 를 처음 로딩(messages 를 바로 불러오려면 apply 함수를 사용)
    val customer = Customer("Fred").apply { messages }
    assertEquals(3, customer.messages.size) // messages 에 다시 접근
}

👉🏻 lazy 대리자 함수로 쉽게 지연로딩을 구현

class Customer(val name: String) {
    val messages: List<String> by lazy { loadMessages() }

    private fun loadMessages(): MutableList<String> =
        mutableListOf(
            "Initial contact",
            "Convinced them to use Kotlin",
            "Sold training class. Sweet."
        ).also { println("Loaded messages") }
}

@Test
fun `lazy 대리자를 사용한 지연 로딩`() {
    val customer = Customer("Fred")
    assertEquals(3, customer.messages.size)
}

연산자 중복(Overloading)

코틀린의 연산자 중복(overloading) 매커니즘을 사용해서 +, * 등의 연산자와 연관된 함수를 구현할 수 있다.

👉🏻 함수 재정의

많은 연산자가 코틀린에서 함수로 구현되어 있고, 기호를 사용하면 해당 연산자와 연관된 함수에 처리를 위임

모든 연산자 함수 재정의 시 operator 키워드는 필수(equals 제외)

data class Point(val x: Int, val y: Int)

operator fun Point.unaryMinus() = Point(-x, -y)

@Test
fun `Point의 unaryMinus 연산자 재정의`() {
    val point = Point(10, 20)
    assertEquals(Point(-10, -20), -point)
}

👉🏻 확장 함수

자신이 작성하지 않은 클래스에 연산과 관련 함수를 추가하고 싶다면 확장 함수를 사용할 수 있다.

Complex 클래스의 이와 같은 기존 함수에 연산을 위임하는 확장 함수

implementation("org.apache.commons:commons-math3:3.6.1")

import org.apache.commons.math3.complex.Complex

internal class ComplexOverloadOperatorsKtTest {

    operator fun Complex.plus(c: Complex) = this.add(c)
    operator fun Complex.plus(d: Double) = this.add(d)
    operator fun Complex.minus(c: Complex) = this.subtract(c)
    operator fun Complex.minus(d: Double) = this.subtract(d)
    operator fun Complex.div(c: Complex) = this.divide(c)
    operator fun Complex.div(d: Double) = this.divide(d)
    operator fun Complex.times(c: Complex) = this.multiply(c)
    operator fun Complex.times(d: Double) = this.multiply(d)
    operator fun Complex.times(i: Int) = this.multiply(i)
    operator fun Double.times(c: Complex) = c.multiply(this)
    operator fun Complex.unaryMinus() = this.negate()

    private val first  = Complex(1.0, 3.0)
    private val second = Complex(2.0, 5.0)

    @Test
    internal fun plus() {
        val sum = first + second
        assertEquals(sum, Complex(3.0, 8.0))
    }

    @Test
    internal fun minus() {
        val diff = second - first
        assertEquals(diff, Complex(1.0, 2.0))
    }

    @Test
    internal fun negate() {
        val minus1 = -Complex.ONE
        assertThat(minus1.real).isCloseTo(-1.0, offset(0.000001))
        assertThat(minus1.imaginary).isCloseTo(0.0, offset(0.000001))
    }

    @Test
    internal fun `Euler's formula`() {
        val iPI = Complex.I * FastMath.PI
        assertTrue(Complex.equals(iPI.exp(), -Complex.ONE, 0.00001))
    }
}

지연 초기화 lateinit

널 비허용으로 선언된 클래스 속성은 생성자에서 초기화되어야 하지만, 속성에 할당할 값의 정보가 충분하지 않다면
나중 초기화를 위해 lateinit을 사용할 수 있다.
단, 의존성 주입의 경우 유용하지만, 일반적으로는 지연 평가 같은 대안을 권장

👉🏻 스프링 컨트롤러 테스트

@SpringBootTest(WebEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
class OfficerControllerTests {
    @Autowired // autowiring 에 의한 초기화
    lateinit var client: WebTestClient 

    @Autowired // autowiring 에 의한 초기화
    lateinit var repository: OfficerRepository

    @Before
    fun setUp() {
        repository.addTestData()
    }

    @Test
    fun `GET to route returns all offices in db`() {
        client.get().uri("route")
            ...
    }
    
    ...
}

lateinit 변경자는 클래스 몸체에서만 선언되고 사용자 정의 획득자와 설정자가 없는 var 속성에서만 사용할 수 있다.

lateinit 사용 가능한 속성 타입은 널 할당이 불가능한 타입
- 기본 타입에는 lateinit 사용 불가
lateinit 추가 시 해당 변수가 처음 사용되기 전에 초기화 가능
- 사용 전 초기화에 실패하면 예외 발생

👉🏻 lateinit 속성 동작 방식

class LateInitDemo {
    lateinit var name: String

    fun initializeName() {
        println("Before assignment: ${::name.isInitialized}")
        name = "World"
        println("After assignment: ${::name.isInitialized}")
    }
}

...

internal class LateInitDemoTest {

    @Test
    internal fun `초기화 전에 속성 접근 시 예외 발생`() {
        assertThrows<UninitializedPropertyAccessException> {
            LateInitDemo().name
        }
    }

    @Test
    internal fun `초기화 후 속성 접근`() {
        assertDoesNotThrow { LateInitDemo().apply { name = "Dolly" } }
    }

    @Test
    fun `속성 레퍼런스에 isInitialized 사용`() {
        // Before assignment: false
        // After assignment: true
        LateInitDemo().initializeName()
    }
}

lateinit, lazy 차이

lateinit 변경자는 var 속성에 사용되고, lazy 대리자는 속성에 처음 접근할 때 평가되는 람다를 받는다.

초기화 비용은 높은데 lazy를 사용한다면 초기화는 반드시 실패한다.

또한, lazy는 val 속성에 사용할 수 있는 반면, lateinit은 var 속성에만 적용 가능

lateinit 속성은 속성에 접근할 수 있는 모든 곳에서 초기화 가능

객체 바깥쪽에서도 초기화 가능

equals 메소드 구현

논리적으로 동등한 인스턴스인지 확인 가능한 equals 재정의를 위해
레퍼런스 동등 연산자(==), 안전 타입 변환 함수(as?), 엘비스 연산자(?:)를 다 같이 사용

👉🏻 Any class

open class Any {
    open operator fun equals(other: Any?): Boolean
    open fun hashCode(): Int
    open fun toString(): String
}

equals 문법에서 equalsa 구현은 반사성(reflexive), 대칭성(symmetirc), 추이성(transitive), 일관성(consistent)이 있어야 하고, 널도 적절하게 처리할 수 있어야 한다.

👉🏻 equals 구현의 좋은 예 (KotlinVersion 클래스의 equals)

equals 함수가 재정의되면 hashCode 함수도 재정의

override fun equals(other: Any?): Boolean {
    // 레퍼런스 동등성 확인
    if (this === other) return true
    // 인자를 변환하거나 널을 리턴하는 안전 타입 변환 연산자(as?) 사용
    // 엘비스 연산자(?:)로 널 체크 및 동등성 확인
    val otherVersion = (other as? KotlinVersion) ?: return false
    // 인스턴스의 속성 비교
    return this.version == otherVersion.version
}

// 완벽한 동작을 위한 hashCode 구현
override fun hashCode(): Int = version

👉🏻 equals, hashCode 구현해 보기

class Customer(val name: String) {

    override fun equals(other: Any?): Boolean {
        if (this === other) return true
        val otherCustomer = (other as? Customer) ?: return false
        return this.name == otherCustomer.name
    }

    override fun hashCode(): Int = name.hashCode()
}

싱글톤 생성하기

클래스 하나당 인스턴스를 하나만 만드려면 class 대신 object 키워드를 사용하자.

싱글톤 디자인 패턴은 특정 클래스의 인스턴스를 오직 하나만 존재하도록 메커니즘을 정의

클래스의 모든 생성자를 private 로 정의
필요하다면 해당 클래스를 인스턴스화하고 그 인스턴스 레퍼런스를 리턴하는 정적 팩토리 메소드를 제공

👉🏻 코틀린에서 싱글톤 선언

object MySingleton {
    val myProperty = 3

    fun myFunction() = "Hello"
}

👉🏻 싱글톤을 위해 object를 디컴파일한 코드

public final class MySingleton {
   @NotNull
   public static final MySingleton INSTANCE = new MySingleton(); // INSTANCE 속성 생성
   private static final int myProperty = 3;

   private MySingleton() { // private 생성자
   }

   public final int getMyProperty() {
      return myProperty;
   }

   @NotNull
   public final String myFunction() {
      return "Hello";
   }

   static {

   }
}

...

@Test
fun `코틀린에서 싱글톤 멤버에 접근하기`() {
    MySingleton.myFunction()
    MySingleton.myProperty
}

@Test
fun `자바에서 싱글톤 멤버에 접근하기`() {
    MySingleton.INSTANCE.myFunction();
    KParameter.Kind.INSTANCE.myProperty();
}

코틀린 object와 인자 전달

코틀린 object는 생성자를 가질 수 없기 때문에 쉽게 인자를 전달할 수 있는 방법이 없다.

Nothing에 관한 야단법석

코틀린의 Nothing 클래스

public class Nothing private constructor()

Nothing의 인스턴스는 존재하지 않는다.
결코 존재할 수 없는 값을 나타내기 위해 Nothing을 사용할 수 있다.

Nothing 클래스는 아래 두 가지 상황에서 사용될 수 있다

👉🏻 코틀린에서 예외 던지기

fun doNothing(): Nothing = throw Exception("Nothing at all")

리턴 타입을 반드시 명시해야 하지만 리턴하지 않으므로 리턴 타입은 Nothing

👉🏻 변수에 널을 할당할 때 구체적인 타입을 명시하지 않는 경우

val x = null

x에 대한 다른 정보가 없으므로 추론된 x의 타입은 Nothing?
코틀린에서 Nothing 클래스는 실제로 다른 모든 타입의 하위 타입

함수형 프로그래밍

알고리즘에서 fold 사용하기

fold 함수를 사용해 시퀀스나 컬렉션을 하나의 값으로 축약할 수 있다.

fold 함수는 배열 또는 반복 가능한 컬렉션에 적용할 수 있는 축약 연산

inline fun <R> Iterable<T>.fold(
    initial: R,
    operation: (acc: R, T) -> R
): R

fold는 두 개의 인자를 받는다.
- 첫 번째는 누적자의 초기값
- 두 번째는 두 개의 인자를 받아 누적자를 위해 새로운 값을 리턴하는 함수

👉🏻 fold를 사용해 정수의 합 계산하기

@Test
fun `sum`() {
    // 초기값은 0이고, 2개의 인자를 받는 람다 함수를 제공
    fun sum(vararg nums: Int) =
            nums.fold(0) { acc, n ->
                println("acc = $acc, n = $n")
                acc + n
            }

    /**
     * acc = 0, n = 3
     * acc = 3, n = 1
     * acc = 4, n = 4
     * acc = 8, n = 1
     * acc = 9, n = 5
     * acc = 14, n = 9
     */
    val numbers = intArrayOf(3, 1, 4, 1,5 , 9)
    assertEquals(numbers.sum(), sum(*numbers))
}

👉🏻 fold를 사용해 팩토리얼 구현하기

@Test
fun `factorial`() {
    fun factorialFold(n: Long): BigInteger =
        when(n) {
            0L, 1L -> BigInteger.ONE // n이 0 or 1 일 경우
            else -> (2..n).fold(BigInteger.ONE) { acc, i ->
                acc * BigInteger.valueOf(i)
            }
        }

    assertEquals(BigInteger.valueOf(24), factorialFold(4))
}

👉🏻 fold를 사용해 피보나치 수 계산하기

@Test
fun `fibonacci`() {
    fun fibonacci(n: Long) =
        (2 until n).fold(1 to 1) { (prev, curr), _ ->
            curr to (prev + curr) }.second

    // 1, 1, 2, 3, 5, 8 ,13, 21, 34, 55
    assertEquals(55, fibonacci(10))
}

reduce 함수를 사용해 축약하기

비어 있지 않는 컬렉션의 값을 축약하고 싶지만 누적자의 초기값을 설정하고 싶지 안다면,
fold 대신 reduce 연산을 사용

reduce 함수는 fold 함수와 사용 목적도 같고 비슷하다.

큰 차이점은 reduce 함수에는 누적자의 초기값 인자가 없는 것
따라서 누적자의 초기값은 컬렉션의 첫 번째 값으로 초기화

inline fun <S, T : S> Iterable<T>.reduce(
    operation: (acc: S, T) -> S
): S

reduce 함수는 누적자를 컬렉션의 첫 번째 값으로 초기화할 수 있는 경우에만 사용 가능

인자와 함께 함수가 호출되면 첫 번째 인자가 누적자로 초기화되며 다른 값들은 한 번에 하나씩 누적자에 더해진다.
인자 없이 호출될 경우 예외를 던진다.

👉🏻 reduce로 구현한 sum 함수

@Test
fun `sum using reduce`() {
    fun sumReduce(vararg nums: Int) =
        nums.reduce {acc, i -> acc + i }

    val numbers = intArrayOf(3, 1, 4, 1, 5 ,9)
    assertAll(
        { assertEquals(numbers.sum(), sumReduce(*numbers)) }, // Int 배열 검증
        { assertThrows<UnsupportedOperationException> { // 인자가 없어서 예외 발생
            sumReduce()
        }
    })
}

reduce 사용

컬렉션의 첫 번째 값으로 누적자를 초기화하고 컬렉션의 다른 값에 추가 연산을 필요로 하지 않는 경우에만 reduce를 사용하자.

꼬리 재귀 적용하기

재귀 프로세스를 실행하는 데 필요한 메모리를 최소화하고 싶다면, tailrec 키워드를 추가하자.

꼬리 재귀로 알려진 접근법은 콜 스택에 새 스택 프레임을 추가하지 않게 구현하는 특별한 종류의 재귀이다.

👉🏻 꼬리 호출 알고리즘을 사용하는 팩토리얼 구현

팩토리얼 연산의 누적자 역할을 하는 두 번째 인자가 필요
마지막 평가 식은 더 작은 수와 증가된 누적자를 이용해 자신 스스로를 호출

@JvmOverloads // 자바에서 오직 1개의 인자로 호출할 수 있도록
    tailrec fun factorial(n: Long, acc: BigInteger = BigInteger.ONE): BigInteger =
        when (n) {
            0L -> BigInteger.ONE
            1L -> acc
            else -> factorial(n - 1, acc * BigInteger.valueOf(n)) // 꼬리 재귀 호출
        }

...

@Test
fun `factorial tests`() {
    assertAll(
        { assertThat(factorial(0), `is`(BigInteger.ONE)) },
        { assertThat(factorial(1), `is`(BigInteger.ONE)) },
        { assertThat(factorial(2), `is`(BigInteger.valueOf(2))) },
        { assertThat(factorial(5), `is`(BigInteger.valueOf(120))) },
        // ...
        { assertThat(factorial(15000).toString().length, `is`(56130)) },
        { assertThat(factorial(75000).toString().length, `is`(333061)) },
    )
}

tailrec 변경자를 적용할 수 있는 함수의 자격 요건

해당 함수는 반드시 수행하는 마지막 연산으로서 자신을 호출해야 한다.
try/catch/finally 블록 안에서는 tailrec을 사용할 수 없다.
오직 JVM 백엔드에서만 꼬리 재귀가 지원된다.

tailrec 키워드

컴파일러에게 해당 재귀 호출을 최적화해야 한다고 알려준다.

자바에서 똑같은 알고리즘을 재귀로 작성하면 메모리 제약이 있다.

Last updated 2 months ago