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지난 포스트 Erlang - 01. Data Types에서 개성 넘치는 Erlang의 데이터 타입들에 대해 알아봤습니다.
오늘은 데이터 타입들을 활용하기 위한 첫걸음, 패턴 매칭에 대해 알아봅시다.

Pattern Matching

패턴 매칭은 함수의 호출, case-receive-try-표현식 그리고 매칭 연산자(=, match operator)에서 사용되며, 얼랭의 많은 연산중 기본입니다.

좌측 패턴(pattern)은 우측 term과 대조합니다. 만약 매칭이 일치하면, 패턴의 바운드되지 않은(unbound) 변수들이 바운드됩니다. 그리고 매칭이 일치하지 않으면, 런타임 에러가 발생합니다.
이게 얼랭 패턴 매칭의 모든 동작 원리입니다. 글로만 읽어서는 잘 이해가 되질 않을 겁니다. 바로 실습해봅시다.

시작하기 전에

얼랭의 변수 특성을 이해하고 있으면 패턴 매칭을 좀 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

얼랭에서의 변수는 대문자나 언더스코어(_)로 시작하며 알파벳과 숫자, 언더스코어, @를 포함할 수 있습니다. 언바운드된 변수는 오직 패턴을 통해 바운드될 수 있습니다. 그리고 얼랭은 단일 할당(single assignment)이므로 각 변수는 오직 단 한 번만 바운드될 수 있습니다. 추후 얼랭의 표현법과 함께 자세히 설명하겠습니다.

실습

터미널을 열고 erl을 입력해서 얼랭을 실행합니다. 그리고 아래의 코드를 차례대로 입력하며, 동작을 이해해봅시다.

1> A.
* 1: variable 'A' is unbound
2> A = 2.
2
3> A.
2
4> A + 1.
3
5> A = 3.
** exception error: no match of right hand side value 3
6> A = 2.
2

1. 현재 변수 A는 할당되지 않은 상태이므로 unbound라고 출력됩니다.
2. 우측 2와 좌측 A를 패턴 대조합니다. 양쪽 모두 하나의 값이고, 우측 2와 동등한 위치에 있는 A는 unbound상태이므로, A에 2를 할당합니다. 당장 동등한 위치라는 게 이해가 안 될 수 있습니다. 뒤에 설명할테니 일단 넘어갑니다.
3. 다시 A를 입력하면 이제 A에 할당된 2가 출력됩니다.
4. 현재 A에는 2가 할당되어 있으므로, A + 1의 수식은 2 + 1인 3을 출력합니다.
5. A와 3을 대조합니다. 현재 A는 값 2가 이미 할당되어있습니다. 만약 A가 unbound상태라면 3이 A에 할당되겠지만, 얼랭에서 변수는 단 한 번만 바운드될 수 있으므로 이 수식은 값 할당이 아닌 패턴 대조가 진행됩니다. 좌측 패턴 A는 2, 우측 term은 3, 패턴이 일치하지 않으므로 런타임 에러가 발생합니다.
6. 마찬가지로 A는 2가 할당되어 있으므로 패턴 대조가 이루어집니다. 좌측 A는 2, 우측 term또한 2로 일치하므로 별문제 없이 넘어갑니다.

   7> {A, B} = {1, 2}.
   ** exception error: no match of right hand side value {1,2}
   8> {A, B} = {2, 3}.
   {2,3}
   9> B.
   3
   10> {A, B} = {2, 3}.
   {2,3}
   11> {A, B} = {2, 3, 4}.
   ** exception error: no match of right hand side value {2,3,4}
   

7. 이번엔 조금 응용해서 tuple 패턴 대조를 해봅시다. 보다시피 좌, 우 패턴 모양새는 일치합니다. B는 unbound 상태라 같은 위치의 값을 할당받을 수 있지만, A에는 이미 2가 할당되어있고, 우측 term의 동일한 위치엔 1이 있어 패턴 매칭에 실패합니다.
8. 이번엔 A위치에 2가 있어 매칭에 성공합니다. 변수 B는 3을 할당받게 됩니다.
9. B에 3이 할당된 것을 확인할 수 있습니다.
10. 6번과 마찬가지로 A, B에 할당된 값이 우측과 일치하면 통과합니다.
11. 좌측 패턴과 우측 tuple의 원소 개수가 다르므로 패턴 매칭에 실패합니다.

슬슬 어떤 느낌인지 감이 올 것이라 생각합니다. 한 단계 더 나아가봅시다.

응용

1> Person = {person, {name, {{first, "Brie"}, {last, "Larson"}}}, {height, 170}}.
{person,{name,{{first,"Brie"},{last,"Larson"}}},
        {height,170}}
2> {person, FullName, Height} = Person.
{person,{name,{{first,"Brie"},{last,"Larson"}}},
        {height,170}}
3> FullName.
{name,{{first,"Brie"},{last,"Larson"}}}
4> {_, {{_, First}, {_, Last}}} = FullName.
{name,{{first,"Brie"},{last,"Larson"}}}
5> First.
"Brie"
6> Last.
"Larson"

1. Person이라는 변수에 캡틴 마블의 주인공을 맡은 브리 라슨과 관련된 정보의 tuple을 할당했습니다. 변수엔 단순 숫자와 같은 단일 값만 할당할 수 있는 게 아니라, 패턴만 일치한다면 얼랭의 어떠한 데이터 타입도 할당시킬 수 있습니다.
2. 이러한 특성을 이용해 Person에 담긴 tuple과 패턴 매칭을 시켜 FullName에는 이름 정보가 담긴, Height에는 키 정보가 담긴 tuple을 각각 할당했습니다.
3. 2번에서 할당한 FullName의 값을 확인해봅니다. FullName은 Person 두 번째 원소에 있던 이름과 관련된 tuple을 담고 있습니다.
4. FullName에서 성과 이름을 변수 First와 Last에 가져옵니다. 패턴 매칭을 통해 특정 위치의 값만 변수에 할당하고, 다른 값들은 무시하고 싶을 때는 다음과 같이 무시하고 싶은 값이 위치한 자리를 언더스코어(_)로 표시합니다. 이러한 언더스코어(_)는 익명 변수(anonymous variable)라고 불립니다.
5. First에 할당된 값을 확인합니다.
6. Last에 할당된 값을 확인합니다.

1> [Head | Tail] = [1,2,3,4,5].
[1,2,3,4,5]
2> Head.
1
3> Tail.
[2,3,4,5]
4> {A, A, B, C} = {1, 1, 2, 3}.
{1,1,2,3}

1. 이런 패턴 매칭 특성을 리스트에 이용할 수도 있습니다. 지난시간에 리스트의 head와 tail은 [H|T]로 표현할 수 있다고 했습니다. 잊어먹었어도 괜찮습니다. 지금 다시 상기하면 됩니다. 해당 표현식과 연계해서 리스트의 첫 번째 값을 변수 Head에, 나머지 값들을 Tail에 할당할 수 있습니다.
2. Head에는 첫 번째 원소 1이 할당되었습니다.
3. Tail에는 첫 번째 원소 1을 제외한 나머지 값들이 할당되었습니다.
4. 이건 재미있는 특성을 소개하기 위해 추가했습니다. 패턴 매칭이 이루어질 때, 값이 동일하다면 좌측 변수를 여러번 적어도 문제없습니다.

마무리

수고하셨습니다. 얼랭의 패턴 매칭에 대해 무사히 익혔습니다!
간단하면서도 차별화되는 중요한 특징입니다. 얼랭의 모든 코드 작성은 패턴 매칭으로 이루어졌다고 생각해도 될 정도로 자주 사용될 것입니다.

다음 포스트에서는 얼랭의 리스트에 대해 알아봅시다.

Erlang - 03. Lists

References

• Erlang Reference Manual