#3 Nullable Type과 함수, 함수형 프로그래밍

NullPointerExecption은 과거부터 지금까지 개발자를 괴롭히는 예외중 하나이다.

코틀린은 이를 알고 있기에, 애초에 [ Null이 가능한 타입 ]과 [ Null이 불가능한 기본타입 ]을 구분해서 사용한다.

 

💭 Nullable Type (?=)

기본적으로 코틀린은 변수의 null 대입을 허용하지 않는다. 아래의 코드는 컴파일 오류를 발생시킨다.

val s1: String = null // compile error: Null can not be a value of a non-null type String

 

만약 null을 허용하고 싶다면, Nullable Type을 사용해야한다.이는 Type? 문법으로 사용할 수 있다.

val s2: String? = null // OK

 

• 이러한 널 타입 구분 덕분에 null 체크가 필요한지 여부를 쉽게 확인할  수 있다.

 

• 만약 Nullable 타입을 사용했다면, 반드시 null을 처리하는 문법을 사용해야한다.
  예를 들어 아래와 같이 ?. 를 사용하는 Safe Access를 사용할 수 있다.

foo?.bar() // 만약 foo가 null이라면, 메서드를 실행하지 않고 null을 반환한다.
foo?.get().bar() // 이것도 똑같이 처리된다.

NullableType을 기본타입처럼 조회하면 컴파일 에러가 발생한다. 

 

• 당연한거지만 Safe access로 가져온 값은 null이 들어갈 수 있기때문에, Nullable 타입( Int? )으로 반환된다. 
  참고로 Safe access를 nullable 타입이 아닌 곳에 사용할 수는 있으나, 굳이 그렇게 사용할 이유는 없다.

( Int )가 아닌 ( Int? ) 타입으로 반환된다.

 

• Elvis operator를 사용하면 마치 Js처럼 null값을 관리할 수 있다.

null일때 반환할 기본 값을 지정해줄 수 있다.

 

• 자바처럼 null일 때 NPE 예외를 발생시키고 싶다면, 아래와 같이 느낌표 2개 (!!)를 사용하면 된다.
  이를 Not-null assertion이라고 한다.

s?.get() 과 사용법이 비슷하다. null이라면 NullPointerException이 발생한다.

 

• Nullable 문법 ( ?  ?.  ?:  !!  !!.) 을 사용할 때, 의미를 명확하게 사용하자. 헷갈릴 수 있다

우선 순위를 외우지말고 헷갈릴만한 코드는 괄호를 사용해서 명시적으로 만들어주자.

 

 

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💭 Nullable Type의 동작방식

코틀린에서의 Nullable Type은 자바의 @NotNull, @Nullable 어노테이션을 이용해서 처리한다.

즉 컴파일 타임에서 걸러지는거지, 실제 바이트코드상에서는 그냥 일반 객체와 동일하다. Optional을 사용하지 않는다.

즉 런타임상에 오버헤드가 없다.

 

이를 언급하는 이유는, 마치 코틀린에서는 Optional.get()을 사용하는 것처럼 사용해야 하기 때문이다.
코틀린의 NullableType은 언어 차원의 편의 기능이다. 컴파일 이후 런타임에는 아무런 영향이 없는걸 인지하자.

Nullable 타입을 ?. 으로 조회하지 않으면 에러가 발생한다.

 

 

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💭 as, as? (Safe Cast)

코틀린은 정적타입언어이다. 컴파일 시점에 모든 타입이 결정된다.

타입추론을 제공해줘서 직접 타입을 작성하지 않아도 되지만, 필요하다면 as 를 이용해서 명시적인 캐스팅을 할 수 있다.

보통은 생략해서 사용한다.

 

만약 특정 타입을 강제하고 싶다면 Safe Casting 문법인 as? 를 사용할 수 있다. 해당 타입이 아니면 null을 반환한다.

캐스팅을 아예 시도하지않고, 바로 null을 반환한다.

 

코틀린에는 nullable 타입이 별도로 존재한다. Safe Casting을 이용하면 아래와 같은 런타임 오류를 방지할 수 있다.

var s:String = "3"

println(s as Int?) // 캐스팅 시도. (Int?) s ➡ 런타임 예외 발생: ClassCastException

println(s as? Int) // OK 캐스팅을 시도하지 않고, 바로 null을 반환함
println(s as? Int?) // OK 캐스팅을 시도하지 않고, 바로 null을 반환함

 

 

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💭 익명함수, Lambda 람다, It 키워드

JDK8에서 람다를 제공하는 만큼, 코틀린 또한 함수형 문법을 제공한다.

추론이 가능한 부분은 생략이 가능하다.

// 0보다 큰 값이 하나라도 있다면 true
list.any( { i: Int -> i>0 } )

list.any( { i: Int -> i>0 } )
list.any() { i: Int -> i>0 } ) // 1️⃣ 람다가 마지막 인자라면, 이렇게 구분해서 사용가능
list.any { i: Int -> i>0 } // 2️⃣ 람다 이외의 인자가 없다면, method() 괄호를 생략할 수 있음.
list.any { i -> i>0 } // 3️⃣ 코틀린은 타입추론이 가능하기에, 타입도 생략해도됨

 

만약 함수의 입력값이 1개 ( x -> x+1) 라면, it 키워드를 사용할 수 있다. 마치 자바의 this와 느낌이 비슷하다.

list.any { i -> i>0 } 
list.any { it>0 }

 

람다식에는 return이 제공되지 않는다. 마지막으로 사용한 식이 return 값으로 사용된다.

intelliJ를 사용하면 무엇이 반환값인지 쉽게 알 수 있다. (^any)

🧨 마지막으로 사용한 표현식이 반환값으로 사용된다. 이를 조심하자.

만약 if(~) return 을 사용하고 싶다면, return@flatMap 같은 별명을 활용할 수 있다. 이는 글 아래에서 추가로 설명한다.

list.flatMap {
    if (it == 0) listOf<Int>() // 그냥 버려짐. 람다 반환값이 아님 ❌
    listOf(it, it) // 마지막 표현식. 람다 반환값이 맞음 ⭕
}

list.flatMap {
    if (it == 0) listOf<Int>() // if-else 마지막 표현식. 반환값이 맞음 ⭕
    else listOf(it, it) // if-else 마지막 표현식. 반환값 맞음 ⭕
}

 

코틀린은 Python이나 JS처럼 구조분해 할당(Destructuring declarations)을 지원한다.

var (a, b) = Pair(3, 4)
var (_, b) = Pair(3, 4) // 만약 둘 중 값 하나만 필요하다면, _ 을 사용해서 버릴 수 있다.


// data class Person(val name: String, val age: Int)
val person = Person("chacha", 10)
val (name, age) = person
val (name, _) = person
println("$name, $age")

 

이를 람다식에서도 똑같이 활용할 수 있다.

val map = mapOf<Int, String>(1 to "one", 2 to "two", 3 to "Three")

map.mapValues { item -> "${item.key} : ${item.value}" }
map.mapValues { (key, value) -> "$key : $value" }

 

참고로 it 키워드는 각 식마다 다르게 사용된다. 아래 3개의 코드는 같은 동작을 한다.

3개는 같은 동작을 하는 코드이다.

 

위 예제처럼 억지로 It을 사용해서 한줄로 만들지 말고, 책임을 나눠 읽기 좋게 리팩토링 해서 사용하자.

 

 

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💭 함수형 라이브러리 ( filter, map, reduce...)

JDK8에서 제공하는 filter, map, sum등의 함수형 메서드는 전부 제공한다.

문법만 살짝 다를 뿐, 자바와 사용법은 크게 다르지 않다.
코틀린 확장함수로 더 풍부한 함수들을 제공해주니 필요하면 찾아보도록 하자.

참고로 찾는 값이 없다면 NoSuchElementException 발생. (null을 반환 받고싶다면 ~OrNull 함수를 사용하자)

partition, groupBy

 

associate, associateBy

 

zip, zipWithNext

 

flattern, flatmap

 

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💭 함수를 일급시민으로 사용하기

코틀린은 함수를 인자나 반환값으로 주고 받을 수 있다. 함수 타입은 python처럼 아래와 같이 정의한다.

함수 타입을 정의하는 방법

참고로 자바에서 함수형 인터페이스를 사용하는것과 동작이 같다.

코틀린 문법을 적절하게 활용하면, 변수에 람다함수를 한줄로 정의할 수도 있다.

val isEven: (Int) -> Boolean = { it % 2 == 0 } // 하..하스켈?

val result: Boolean = isEven(42) // True

 

함수를 ()로 실행할 수 있지만, 코틀린에는 run 키워드를 제공해준다.

 

물론 코틀린에서만 함수를 이렇게 사용하는거고, 내부적으로는 자바와 동일하게 동작한다.

그래서 한번 정의한 람다함수를 다른 변수에 담을 수 없다.

근데 큰 상관없는게, 메서드를 호출하는 형식으로 사용하면 된다.

아래에 언급할 메서드 레퍼런스(멤버 참조)를 사용하면 복사하듯이 사용할 수 있다.

::isEven 은 멤버참조를 의미한다. 3번째 줄과 같은 동작이다.

이미 존재하는 함수를 전달할 때에는, 이렇게 사용하자

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💭 함수도 NotNull, Nullable 두개의 타입이 존재한다.

당연히 람다함수의 반환 값으로 Nullable을 사용할 수 있다.

val f1: () -> Int? = { null } // 가능
f1() // 실행 가능 () -> null 함수가 실행됨

 

함수 자체에 Nullable 타입을 사용하면 [람다 함수] 대신 [null]을 담을 수 있다.

val f3: ( ()->Int )? = null // OK 가능
f3() // 실행 불가능. f3 == null 임

 

위의 2가지를 혼동해서 사용하다가 컴파일 에러를 띄울 수 있는데, { null } 은 널값을 반환하는 람다함수임을 인지하자.

val f2 = null 은 람다의 반환값이 아니라, 변수 자체에 null을 넣는거다.

val f1: ()->Int? = {null} // 가능. 람다함수의 반환값은 Nullable 타입인 Int? 임.
val f2: ()->Int? = null // 불가능. 컴파일에러 f2는 기본타입임

val f3: ( ()->Int )? = null // 가능. f3는 Nullable 타입임.
val f4: ( ()->Int )? = {null} // 불가능. 컴파일 에러 람다함수의 반환값은 기본타입 Int임.

 

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💭 Member Refernces (메서드 참조)

JDK8의 메서드 참조와 거의 동일하다.

코틀린에서의 멤버접근은 Person.age , Person.name 으로 사용할 수 있지만, 이는 내부적으로 Getter, Setter를 사용한다.

위에도 살짝 언급했지만, 코틀린에서 함수를 변수처럼 사용하는거지, 내부를 까보면 자바와 동일하게 동작한다.

그래서 함수를 변수로 전달할때에는 멤버 참조를 이용해주면 된다.

 

함수를 변수에 담을 수 있다보니, 객체의 Bound / UnBound라는 개념이 생긴다. 아래 코드를 살펴보자

class Person(val name: String, val age: Int) { 
    fun isOlder(limit: Int) = age > limit
}
    
var jiwon = Person("Jiwon", 29)

// 아래 두 함수는 동일하다. (unBound reference)
var isOld = Person::isOlder
var isOld = (Person, Int) -> { (person, limit) -> person.isOlder(limit) }

isOld(jiwon, 20)
isOld(alice, 21)

 

만약 jiwon.isOlder() 를 바로 호출하고 싶다면, 즉 Bound reference를 사용하고 싶다면 this를 사용하면 된다.

// 아래 두 함수는 동일하다. (Bound reference)
var isOld = this::isOlder
var isOld = (Int) -> { (limit) -> this.isOlder(limit) }

isOld(20)
isOld(21)

 

참고로 this::method 에서 this는 생략할 수 있다.

fun getAge() = this::isOlder
fun getAge() = ::isOlder

 

다만 헷갈리면 안되는게, this::method를 사용했다고 해서 무조건 bound 함수인건 아니다.

아래와 같이 그냥 현재 스코프에 있는 함수를 사용할 때에도 this::method를 사용할 수 있기 때문이다.

isEven은 그냥 함수이다. Bound/unBound랑 상관없음.

 

🧨 람다함수는 return 키워드를 그냥 사용할 수 없다.

return 은 언제나 함수(fun 키워드)의 반환을 의미한다. 아래 예제와 같은 함정을 조심하자.

if ( it==0 ) return이 람다함수 처럼 보이지만, 실제로는 fun dupli..Zero의 반환값이 되어버린다.

 

만약 return을 꼭 람다함수에 사용하고 싶다면, 아래와 같이 별명을 붙여주면 사용할 수 있다.
사실 제일 좋은건 헷갈릴일 없게 람다에 return을 안쓰는거긴 하다.

함수의 이름을 @flatMap 처럼 붙여주거나, 아님 양쪽에 원하는 이름을 추가하면 된다.

map [ [3,3] [] [5,5] ] 생성 ➡ flatten ➡ [3, 3, 5, 5] 가 반환된다.

 

같은 맥락으로 반복문 안에서 return@forEach를 하면 continue 처럼 루프를 탈출할 수도 있다.

이해를 돕기위함이지, 이렇게 쓰지는 말자.

 

처음 보여준 예제에서 return@별명을 활용하면 아래와 같다. [ 3, 3, 5, 5 ]

 

잘 사용은 안하지만, 익명함수를 사용한다면 굳이 별명을 붙여주지 않아도 fun-return이 정상적으로 매칭된다.