러스트의 컬렉션 모아보기

8.0.0 Common Collections

• 러스트의 std::collections 모듈은 여러 유용한 자료구조인 컬렉션을 제공한다.

• heap에 저장되는 컬렉션들은 컴파일 시점에 크기를 알 수 없고 늘어나거나 줄어들거나 한다.

• 이번 장에서는 Vec<T>, String, HashMap<K, V>에 대해 알아본다.

8.1.0 Storing Lists of Values with Vectors

• Vec<T>는 가변 길이의 리스트를 저장할 수 있는 컬렉션이다.

• Vec<T>는 동일한 타입의 여러 값을 저장할 수 있고, 다음 자료를 메모리 옆칸에 연속적으로 저장하는 선형 자료구조이다. (배열)

8.1.1 Creating a New Vector

• Vec<T>를 생성하는 방법은 두 가지가 있다.

  • Vec::new(): 빈 벡터를 생성한다. let v: Vec<i32> = Vec::new(); 와 같이 타입을 명시해야 한다.

  • vec!: 매크로를 사용하여 초기값을 가진 벡터를 생성한다. let v = vec![1, 2, 3]; 이처럼 초기화까지 한번에 하면 타입을 명시하지 않아도 된다.

8.1.2 Updating a Vector

• Vec<T>에 값을 추가하는 방법은 두 가지가 있다.

  • push: push 메서드를 사용하여 값을 추가한다. let mut v = Vec::new(); v.push(5); 이처럼 사용한다.

  • append: append 메서드를 사용하여 다른 벡터를 추가한다. let mut v = vec![1, 2, 3]; v.append(&mut vec![4, 5, 6]); 이처럼 사용한다.

8.1.3 Reading Elements of Vectors

• Vec<T>의 요소에 접근하는 방법은 두 가지가 있다.

  • &v[i]: 인덱스를 사용하여 값을 참조한다. let v = vec![1, 2, 3]; let third: &i32 = &v[2]; 이처럼 사용한다.

  • get: get 메서드를 사용하여 값을 참조한다. let v = vec![1, 2, 3]; let third: Option<&i32> = v.get(2); 이처럼 사용한다.

    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let third: &i32 = &v[2];
    println!("The third element is {third}");

    let third: Option<&i32> = v.get(2);
    match third {
        Some(third) => println!("The third element is {third}"),
        None => println!("There is no third element."),
    }

• 당연하지만 포인트는 get 메서드는 Option<T>를 반환한다는 것이다. 인덱스가 범위를 벗어나면 None을 반환한다.

• &v[i]는 인덱스가 범위를 벗어나면 패닉을 일으킨다.

• 두 가지 방법 중 어떤 것을 사용할지는 상황에 따라 다르다. 인덱스가 범위를 벗어나는 경우가 없다면 &v[i]를 사용해서 수상한 시도를 painc으로 몰아 낼 수 있다.

• 반대로 인덱스가 범위를 벗어나는 경우가 있을 수 있다면 get 메서드를 사용하여 Option<T>를 반환하게 해서 일어날 법 한 상황에 유연하게 대처하면 된다.

• 일단 올바른 인덱스를 건낸다면, borrow checker는 소유권과 borrow 규칙을 따르게 해서 이 참조와 벡터 내용에 대한 다른 참조가 유효하도록 한다.

// error[E0502]: cannot borrow `v` as mutable because it is also borrowed as immutable
    let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let first = &v[0];
    v.push(6);

    println!("The first element is: {}", first);

• 언뜻 보기에는 컴파일 되어야 할 것 같지만, first가 v의 불변 참조를 가지고 있기 때문에 v를 변경할 수 없다.

• 또 더 언뜻 보기에는 첫번째 참조와 마지막 원소의 참조와는 아무런 관계가 없어 보이지만, 벡터가 메모리에 저장되는 방식 때문에 이런 제약이 생긴다.

• 벡터가 메모리에 저장되는 방식은 다음과 같다.

  • 벡터는 capacity와 length를 가진다.

  • capacity는 벡터가 메모리에 할당된 공간의 크기를 나타낸다.

  • length는 벡터에 실제로 저장된 요소의 개수를 나타낸다.

  • 벡터가 메모리에 저장되는 방식은 capacity가 늘어나면 새로운 메모리에 복사하고, length가 늘어나면 새로운 요소를 추가한다.

• 여기서 새로은 메모리에 복사되면 첫 번째 참조가 있는 상태에서 새로운 메모리에 복사되면서 첫 번째 참조가 해제된 메모리를 가리키게 되기 때문에 용납하지 않는다.

8.1.4 Iterating over the Values in a Vector

• 벡터의 각각의 모든 요소에 접근하려면, 한번에 하나의 인덱스 사용하는 대신, 모든 요소를 순회하면서 접근하는 방법이 있다.

• i32 값의 벡터에서 각 요소에 대한 불변 참조를 얻어 그 값을 출력하는 예제

    let v = vec![100, 32, 57];
    for i in &v {
        println!("{}", i);
    }

• i32 값의 벡터에서 각 요소에 대한 가변 참조를 얻어 그 값을 변경하는 예제

    let mut v = vec![100, 32, 57];
    for i in &mut v {
        *i += 50;
    }

• for 루프를 사용하여 벡터의 요소에 접근할 때, &를 사용하여 불변 참조를 얻거나, &mut를 사용하여 가변 참조를 얻을 수 있다.

• 가변 참조가 참조하는 값을 변경하려면 * 연산자를 사용하여 참조를 역참조해야 한다.

• borrow checker 덕에 이러한 행동은 안전하다, (위에서와 동일한 논리로, 벡터에 대한 참조는 전체 벡터의 동시 수정을 방지한다)

8.1.5 Using an Enum to Store Multiple Types

• 벡터는 동일한 타입의 값만 저장할 수 있다. 하지만, 열거형을 사용하면 다른 타입의 값들을 저장할 수 있다.

    enum SpreadsheetCell {
        Int(i32),
        Float(f64),
        Text(String),
    }

    let row = vec![
        SpreadsheetCell::Int(3),
        SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
        SpreadsheetCell::Float(10.12),
    ];

참고로 이넘의 variant를 식별해야 몇칸씩 읽어야 하는지 알 수 있기 때문에, 이넘을 사용한다면 태그 또는 디스크리미네이터를 메모리의 해당 위치에 저장한다.

8.1.4 Dropping a Vector Drops Its Elements

• 벡터가 스코프를 벗어나면, 벡터와 그 안의 요소들이 모두 해제된다. ㅂㅂ

8.2.0 Storing UTF-8 Encoded Text with Strings

• String은 가변 길이의 텍스트를 저장할 수 있는 컬렉션이다.

• Rustcean들이 String을 사용할 때, 아래의 세가지 이유로 막힌다고 한다.

  • String은 가능한 에러를 노출시키는 경향이 있다.
  • String은 생각보다 복잡한 자료구조이다.
  • UTF-8…

• 결론적으로 이 장에서는 문자열을 컬렉션의 맥락으로 논의한다.

• 왜냐하면 실제로 String은 바이트의 컬렉션이며, 텍스트로 해설될 때 유용한 기능을 제공하는 메서드가 추가되었다고 보면 적절하기 때문이다.

• Collection의 맥락에서 CRUD를 논의한다.

8.2.1 What is a String?

러스트의 String을 먼저 정리해야 한다. 기본적으로는 표준 라이브러리에서 제공하는 가변적이고, 소유권이 있으며, 확장 가능한, UTF-8 인코딩된 문자열 타입니다. 물론 일반적으로 String이라고 하면 해당 String과 str을 모두 포함한다.

8.2.2 Creating a New String

Vec<T>에서 가능한 많은 연산들은 String에서도 가능하다. 그 이유는 String이 Vec<u8>을 래핑하여 추가적인 구현(몇가지 guarantees, restrictions, capabilities 등)되어 있기 때문이다.

예를들어 생성도 벡터와 똑같이 new를 이용해서 할 수 있다.

    let mut s = String::new();

또한 Display 트레이트를 구현한 타입에 대해서 to_string 메서드를 사용할 수 있다.

    let data = "initial contents";
    let s = data.to_string();
    let s = "initial contents".to_string();
    let s = String::from("initial contents");

8.2.3 Updating a String

기본적으로 벡터와 같이 값을 추가/변경 할 수 있다. 심지어는 + 연산자를 사용하거나, format! 매크로를 사용하여 문자열을 결합 수정 할 수 있다.

    let mut s = String::from("foo");
    s.push_str("bar");
    s.push('l');
    s += "bar";
    s = s + "bar";
    s = format!("{}-{}", s, "bar");

fn add(self, s: &str) -> String {

참고로 + 연산자는 add 메서드를 호출한다.
그리고 메서드 정의는 위와 같은데, 여기서 두가지를 알아 볼 수 있다.

    let s1 = String::from("Hello, ");
    let s2 = String::from("world!");
    let s3 = s1 + &s2;

이렇게 사용하면 s1은 더이상 사용할 수 없다. (self를 직접 사용하며 소유권을 가져가기 때문에) 두 번째로 &String은 &str로 강제 변환이 가능하다.

8.2.4 Indexing into Strings

String은 Vec<u8>을 래핑하고 있다고 하기도 했고, 많은 다른 언어에서 문자열을 인덱스로 접근하는게 일반적이라 당연하 가능할 것 같은 아래의 코드는

    let s1 = String::from("hello");
    let h = s1[0];

컴파일 에러가 발생한다.

error[E0277]: the type `str` cannot be indexed by `{integer}` 

간단히 이유를 요약하자면, 메모리에 나열되어있는 바이트들이 UTF-8로 인코딩 되어있기 때문에, 각각의 문자가 다른 바이트 수를 가지고 있는 상황에서 정수 인덱스로 접근하는 것은 불가능하기 때문이다.

8.2.5 Slicing Strings

“문자열"을 슬라이싱 하는 것 자체는 나쁜 아이디어 일 수 있지만 정 필요하면 range를 주는 방식으로 사용 할수는 있다.

    let hello = "안녕하세요";
    let s = &hello[0..3];

하지만 이것도 마찬가지로 UTF-8로 인코딩 되어있기 때문에, 문자열의 일부를 슬라이싱 하는 것은 위험하다.

8.2.6 Methods for Iterating Over Strings

진짜 결론적으로 실질적으로 문자를 다루고 싶다면 chars 메서드를 사용하면 된다.

    for c in "안녕하세요".chars() {
        println!("{}", c);
    }

8.3.0 Storing Keys with Associated Values in Hash Maps

HashMap은 딱히 다른게 없다..

8.3.1 Creating a New Hash Map & Accessing Values in a Hash Map

    use std::collections::HashMap;

    let mut scores = HashMap::new();

    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

    let team_name = String::from("Blue");
    let score = scores.get(&team_name).copied().unwrap_or(0);

HashMap은 Option<&T>를 반환하기 때문에 코드는 조금 더 예뻐질 수 있다. (copied로 Option<&T>를 Option<T>로 받고, unwrap_or로 기본값을 설정한다.)

8.3.2 Hash Maps and Ownership

    let field_name = String::from("Favorite color");
    let field_value = String::from("Blue");

    let mut map = HashMap::new();
    map.insert(field_name, field_value);

Ownership 자체는 동일하게 동작한다. Copy 트레이트를 구현한 타입은 복사되어 저장되고, 그렇지 않은 타입은 소유권이 이전된다. (정확히는 insert method로 이동 후 drop)

8.3.3 Updating a Hash Map

    let mut scores = HashMap::new();

    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

    scores.entry(String::from("Blue")).or_insert(50);

8.3.4 Overwriting a Value

    let mut scores = HashMap::new();

    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Blue"), 25);

8.3.5 Only Inserting a Value If the Key Has No Value

    let mut scores = HashMap::new();
    scores.insert(String::from("Blue"), 10);

    scores.entry(String::from("Yellow")).or_insert(50);
    scores.entry(String::from("Blue")).or_insert(50);

8.3.6 Updating a Value Based on the Old Value

    let text = "hello world wonderful world";

    let mut map = HashMap::new();

    for word in text.split_whitespace() {
        let count = map.entry(word).or_insert(0);
        *count += 1;
    }