Search

'covariance'에 해당되는 글 1건

  1. 2009.06.26 Welcome to Dynamic C#(3) - 마음이 넒어진 C#

Welcome to Dynamic C#(3) - 마음이 넒어진 C#

C# 2009.06.26 08:58 Posted by 뎡바1
- 대인배 모드

C#은 점점 더 마음이 넓어지고 있습니다. F#이라는 조금은 독특하지만 머리좋은 친구가 좋은 기능을 소개해주기도 하구요(C# 2.0의 Generics는 F#의 배후에 있는 Don Syme이 제안한거라는 군요), 팬들이 많아지면서 점점 더 넓은 마음을 갖추게 되었습니다. 그리고 대인배 모드에 또 중요한 역할을 해주는게 있는데요 Co- Contravariance입니다.

우선 그다지 친근하지 않은 이름이네요. 이건 대체 뭘까요? 일단 정리해서 말씀드리면, C# 3.0에서 불필요하게 캐스팅을 하면서 해야 했던 작업을 매우 편하게 할 수 있도록 도와주는 C# 4.0의 새로운 기능입니다. C# 3.0에서 못하게 막았던 부분중에서 문제를 일으킬 가능성이 없는 부분에 대해서는 편리하게 사용할 수 있도록 지원해준다는 말인데요. 뭔가 딱 듣기만 해도 대인배스러운 느낌이 들지 않나요 ㅋ. 무슨 이야기 인지 예제를 보면서 확인해보겠습니다. Eric Lippert의 기가막힌 글이 있는데요, 그 글을 참고로 하면서 작성한 글입니다.(링크는 아래 참고자료쪽에!) 


- 예제를 내놓지 않으면 구워먹겠다.

일단, 동물들에게 먹이를 주는 메서드를 통해 알아보도록 하지요. 아래와 같은 코드를 작성합니다.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace Co_ContraVariance
{
    class Animal
    {
        public bool Hungry { get; set; }

        public override string ToString()
        {
            return "Animal";
        }
    }

    class Mammal : Animal
    {
        public override string ToString()
        {
            return "Mammal";
        }
    }

    class Giraffe : Mammal
    {
        public override string ToString()
        {
            return "Giraffe";
        }
    }

    class Tiger : Mammal
    {
        public override string ToString()
        {
            return "Tiger";
        }
    }

    class Program
    {
        void FeedAnimals(IEnumerable<Animal> animals)
        {
            foreach (Animal animal in animals)
            {
                if (animal.Hungry)
                {
                    Feed(animal);
                }
            }
        }

        private void Feed(Animal animal)
        {
            Console.WriteLine(animal.ToString());
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            List<Giraffe> giraffes = new List<Giraffe>{
                new Giraffe{ Hungry = true},
                new Giraffe{Hungry = true},
                new Giraffe{Hungry = false}
            };

            Program program = new Program();
            program.FeedAnimals(giraffes);
        }
    }
}



딱히 잘못된 부분이 보이지 않는 코드입니다. 하지만, vs2008에서는 아래와 같은 에러가 납니다.

 


즉, 다른 타입이므로 메서드를 오버로드하라는 이야기지요. Giraffe는 Animal의 서브타입이므로 문제가 없습니다만, IEnumerable<Giraffe>는 IEnumerable<Animal>과 담고있는 요소의 타입이 다를뿐 어떤 관계도 없습니다. 그래서 IEnumerable<Giraffe>에서 IEnumerable<Animal>로는 형변환이 안되는 것이죠. 그래서 아래와 같은 코드를 통해 간접적으로 형변환을 해줘야 합니다.

program.FeedAnimals(giraffes.Cast<Animal>()); 


 
그런데, 안전한 경우에 한해서 이런게 잘 되게 해주겠다는 게 C#4.0의 이야기입니다. 일단 실행결과를 보시죠.

 

 

C#4.0으로 짠 코드는 잘 실행되는게 보이시죠? 그렇습니다. Covariance를 통해서 코드가 잘 실행된 것입니다. 그러면 이런 Covariance와 Contravariance에 대해서 좀 더 알아보죠.

일단, 간략하게 정의를 한번 내려보도록 하겠습니다.

우선 어떤 타입 T와 U가 있다고 했을때, 다음중 하나는 참이 됩니다.

1. T는 U보다 크다
2. T는 U보다 작다
3. T와 U는 같다
4. T와 U는 서로 관련이 없다.

위의 코드에서 보듯이, Giraffe는 Mammal의 서브타입이므로 Mammal보다 작습니다. 하지만, Giraffe는 Tiger와는 아무관련이 없는 타입이죠. 이런 타입간의 관계에서 어떤 연산을 T와 U에 대해서 수행했을때, 그 결과로 나온 T'와 U'가 T와 U의 관계를 그대로 유지한다면, 그연산은 covariant하다고 이야기 할 수 있으며, 대입의 방향성과 크고작음을 뒤집고 같음과 관계없음만 그대로 유지한다면(위 리스트에서 1,2번을 뒤집고 3,4번만 유지한다면) 이 연산은 contravariant하다고 이야기 할 수 있습니다.


잘 이해가 되시나요? 무슨 꼭 수학의 증명같은 냄새가 나서 거부반응이 일어나신 분들도 있을거 같군요. 그럼, 예제를 통해 차근차근 설명드리도록 하겠습니다.

 

 public interface IEnumerable<T> : IEnumerable
    {
        // 요약:
        //     Returns an enumerator that iterates through the collection.
        //
        // 반환 값:
        //     A System.Collections.Generic.IEnumerator<T> that can be used to iterate through
        //     the collection.
        IEnumerator<T> GetEnumerator();
    }

위 코드는 C#3.0의 IEnumerable의 정의인데요. 이 인터페이스에서 형식매개변수인 T는 GetEnumerator를 통해서 리턴될때만(output position에서만) 사용되는 걸 볼 수 있습니다. 즉, T의 요소를 편집할 방법이 없다는 이야기지요. 이런 경우는 형식매개변수의 대입의 방향성을 유지한 상태에서 IEnumerable<Giraffe>에서 IEnumerable<Animal>같은 형변환을 가능하게 해주겠다는 이야기 입니다.

 

- 대입의 방향성

Giraffe는 Animal의 서브타입입니다. 그렇다면 아래와 같은 코드가 가능하죠.

Animal animal = new Giraffe;

즉, Animal이 Giraffe보다 더 큰(상위) 타입이기 때문에 가능하죠. 하지만 아래의 코드는 컴파일되지 않습니다.

Giraffe giraffe = new Animal();

아래와 같이 하면 컴파일은 문제가 없습니다.

Giraffe giraffe = (Giraffe)new Animal();

하지만, 런타임에서 형변환이 불가능하다고 하면서 예외가 발생되죠. 즉, Animal이 더 크기 때문에, Giraffe는 Animal에 대입될 수 있지만, Animal은 Giraffe에 대입될 수 없습니다. 이게 크고작음에 관련된 대입의 방향성입니다.

단, Giraffe와 Tiger는 둘다 Mammal의 서브타입이지만, 둘사이에는 아무관련이 없습니다.



즉, 이야기를 이어 가자면 Giraffe가 Animal에 대입가능하기 때문에, 형식매개변수가 리턴될때만(output position에서) 사용된다면, 대입의 방향성을 유지한상태에서는 IEnumerable<Giraffe>에서 IEnumerable<Animal>로 변환을 하는것 같이 참조형변환을 지원해주겠다는 이야기 입니다.

 
반대로, Contravariance는 파라미터로 받기만하는 경우에만 사용할 수 있습니다. 그리고 대입의 방향성 역시 반대로 뒤집어 버립니다.

 public interface IComparer<T>
    {
        // 요약:
        //     Compares two objects and returns a value indicating whether one is less than,
        //     equal to, or greater than the other.
        //
        // 매개 변수:
        //   x:
        //     The first object to compare.
        //
        //   y:
        //     The second object to compare.
        //
        // 반환 값:
        //     Value Condition Less than zero x is less than y.  Zero x equals y.  Greater
        //     than zero x is greater than y.
        int Compare(T x, T y);
    }


위 코드는 특정타입에 대해서 비교를 지원해주고 싶을때 구현하는 인터페이스인데요, 여기도 역시 보시면, 형식매개변수인 T는 Compare메서드에서 비교할 인자를 받는 곳(input position)에서만 사용되는 걸 볼 수 있습니다. 예제를 위한 예제가 될 수 도 있지만, IComparer<T>를 통해서 contravariance를 설명해보죠~. 

위에서 작성한 코드에 아래와 같은 코드를 추가합니다. 

    class AnimalComparer : IComparer<Animal>
    {
        public int Compare(Animal x, Animal y)
        {
            return 1; //예제를 위해 ㅋ.
        }
    }

    class GiraffeComparer : IComparer<Giraffe>
    {
        public int Compare(Giraffe x, Giraffe y)
        {
            return 1; //예제를 위해 ㅋ.
        }
    }

.......중략.......

        static void Main(string[] args)
        {
            ........중략.......

            IComparer<Animal> animalComp = new AnimalComparer();
            IComparer<Giraffe> giraffeComp = animalComp;
            Console.WriteLine(giraffeComp.Compare(new Giraffe(), new Giraffe()));
        }



각각 IComparer<Animal>과 IComparer<Giraffe>를 구현한 비교 클래스입니다. 그리고 IComparer<Animal>을 IComparer<Giraffe>에 대입하고 있습니다. 그리고 아무문제없이 컴파일 됩니다. 그리고 실행도 문제없이 됩니다.



Animal은 Giraffe보다 더 큰 데 어떻게 IComparer<Giraffe>에 들어가는 걸까요? 그냥 상식적으로 생각했을때 동물을 비교할 수 있다면, 기린(giraffe)을 비교할 수도 있겠죠? 사람들이 IComparer<Giraffe>에 비교하려고 넣는 객체는 모두 Giraffe타입이겠고 giraffeComp가 실제로 호출하게 되는 Compare메서드는 IComparer<Animal>을 구현한 animalComp의 메서드겠죠. 그래서 방향성이 뒤집혔지만, contravariance로 인해서 실행가능한 코드가 됩니다.

반대로 IComparer<Animal>에다가 IComparer<Giraffe>를 대입하는 경우를 생각해보죠. 그렇다면 사람들은 animalComp를 통해서 Animal을 비교하고 싶어할텐데, 실제로 호출될 메서드는 IComparer<Giraffe>의 Compare메서드겠죠. 그 메서드는 Giraffe타입을 받을 수 있으므로 Animal을 받을 수 없습니다. 그래서 이런 참조형변환은 지원되지 않습니다.

즉, contravariance는 형식인자가 파라미터로 입력되는 부분에서만(input position에서만) 쓰일때, 대입의 방향성을 뒤집는 참조형변환을 지원해주겠다는 이야기 입니다. 일단은 여기까지가 co- contravariance에 대한 간략한 설명입니다. 


- 대인배 만쉐이 ㅋ

암튼, 점점 더 대인배가 되어가는 C#의 모습을 살짝 엿보았습니다. 어떻게 보면, 그냥 직관적으로 할 수 있는 부분들에 대해서 제약을 풀어준 셈이니까 대인배전략에 걸맞는 기능인 거 같습니다. 물론 마냥 낙관적인 것만은 아닙니다만. 성격좋은 사람도 나름의 규칙은 있는 법이니까요. 안전하고 적절할 co- contravariance의 사용은 "들어가는 거(형식매개변수)는 contravariant일 수 있고, 나가는 거(return되는)는 covariant일 수 있다."라는 군요. 그렇지 않은 경우도 있다는 말이겠죠. 제 내공이 허락한다면 이부분에 대해서도 정리해서 올리도록 하겠습니다. 대인배 C# 만쉐이 캬캬캬.

 

- 참고자료

1. http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2007/10/16/covariance-and-contravariance-in-c-part-one.aspx
2. http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2007/10/17/covariance-and-contravariance-in-c-part-two-array-covariance.aspx
3. http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2007/10/19/covariance-and-contravariance-in-c-part-three-member-group-conversion-variance.aspx
4. http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2007/10/22/covariance-and-contravariance-in-c-part-four-real-delegate-variance.aspx
5. http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2007/10/26/covariance-and-contravariance-in-c-part-five-interface-variance.aspx
6. New features in C# 4.0, Mads Torgersen

신고