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Day 1

동기 부여

하스켈의 특징

  • 순수 함수형 -> 함수는 IO를 할 수 없다
  • 고차 함수 -> 함수를 입력으로 받거나 결과로 주는 함수를 정의할 수 있다
  • 느긋한 평가 -> 필수적인 계산만 수행, 공유의 적극적 활용
  • 정적 타입 -> 런타임 타입 에러가 발생하지 않는다
  • 타입 추론 -> 타입은 필요할 때만 명시하면 충분하다
  • 대수적 자료형 -> 튜플, 합 타입, 재귀적 타입
  • 매개변수 다형성 -> 더 좋은 Java Generic
  • 타입클래스 -> 더 좋은 Java Interface

구현상의 특징 (GHC)

  • 네이티브 컴파일, 쓰레기 수집기 탑재
  • Java와 비슷한 수준의 퍼포먼스
  • 동시성 & 병렬성 지원
  • Software Transactional Memory

하스켈을 사용할 이유

  • 고수준의 추상화로 인해 사용성이 좋고, 견고한 프로그램을 작성할 수 있다.
  • 추상화 수준에 비해 높은 퍼포먼스를 보여준다.
  • 언어의 특성상 Java와 비슷한 포지션으로 사용하기에 적합하다.

하스켈을 배울 이유

하스켈을 실무에서 사용하기 힘든 상황이더라도, 하스켈을 배워볼 이유는 충분하다. "언어가 사고를 지배한다"라는 말이 있듯이 여러가지 프로그래밍 언어, 특히 다른 패러다임의 프로그래밍 언어를 배우면 보다 폭넓은 사고를 할 수 있다. 하스켈은 전통적인 OOP 언어에 없는 여러 개념을 사용하는 언어이므로 얻어갈 것이 많다.

GHC/GHCi

하스켈을 배우기에 앞서 컴파일러와 REPL 사용법을 간단하게 알아보자.

GHC (compiler)

작업 디렉토리에 Main.hs 파일을 만들고 다음 내용을 입력한다.

main = putStrLn "Hello, World!"

다음과 같이 컴파일 및 실행을 할 수 있다.

$ ghc Main.hs -o Main
$ ./Main
Hello, World!

GHCi (repl)

GHC는 네이티브 컴파일러지만 REPL 기능 또한 탑재하고 있다. ghci를 입력해 GHCi를 실행해 보자. GHC 9.0.2 에서는 다음과 같은 출력이 나온다.

$ ghci
GHCi, version 9.0.2: https://www.haskell.org/ghc/  :? for help
ghci>

GHCi 명령행에서 아래와 같이 코드를 실행해볼 수 있다.

ghci> putStrLn "Hello, World"
Hello, World
ghci> x = 3
ghci> x^2
9

파일에 저장된 내용을 읽어오고 싶을 때에는 :load(단축형 :l)을 사용한다.

ghci> :l Main.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( Main.hs, interpreted )
Ok, one module loaded.
ghci>

로딩 되어있는 파일의 수정사항을 반영하고 싶을 때에는 :reload(단축형 :r)을 사용할 수 있다. 이때 REPL의 상태가 완전히 초기화 된다.

ghci> :r
[1 of 1] Compiling Main             ( Main.hs, interpreted )
Ok, one module loaded.

GHCi의 나머지 사용법은 앞으로 틈틈이 설명할 것이다.

기초 예제 비교

하스켈과 파이썬의 코드를 비교하며 기본적인 문법에 대해 알아보자.

Hello, World!

main = putStrLn "Hello, World!"
def main():
  print("Hello, World!")
  • main은 하스켈 프로그램의 진입점이다.
  • 하스켈에서 대상을 정의할 때에는 등호 =를 사용한다.
  • putStrLn은 문자열 출력을 수행한다.

단순한 문법적 차이만이 있어보인다. 다른 예시를 더 비교해보자.

Exam score

{- This program prints whether you passed the exam or not -}
main :: IO ()
main = do
  putStrLn "What is your name?"
  name <- getLine
  putStrLn "What is your score? (0-100)"
  score <- readLn :: IO Int -- read score as an integer value
  if score >= 70 then
    putStrLn (name ++ " passed the exam")
  else
    putStrLn (name ++ " failed the exam")
# This program prints whether you passed the exam or not
def main():
  print("What is yout name?")
  name = input()
  print("What is your score? (0-100)")
  score = int(input()) # read score as an integer value
  if score >= 70:
    print(name + " passed the exam")
  else:
    print(name + " failed the exam")
  • {- comment -}나 -- comment 형태로 주석을 달 수 있다.
  • 여러 동작들을 순차적으로 실행할 때에는 do 키워드를 사용한다.
  • getLine은 입력을 문자열로 읽을 때, readLn은 입력을 지정한 타입으로 읽을 때 사용할 수 있다.
  • 외부에서 읽어온 값은 <-를 통해 변수에 대입한다. 함수 등의 정의에 사용되는 =와는 구분된다.
  • ::는 타입을 명시하는데에 사용된다. 컴파일러가 자동으로 타입을 추론하지 못한 경우, 혹은 추론이 가능하더라도 타입 명시를 통해 가독성을 높이고 싶은 경우에 사용된다.
  • 조건문은 if .. then .. else .. 형태로 쓴다.

Circle area

circleArea :: Double -> Double
circleArea r = pi * r^2

main :: IO ()
main = do
  putStr "radius : "
  r <- readLn :: IO Double
  putStrLn ("The area of the circle is " ++ show (circleArea r))
def circle_area(r):
  return math.pi * r**2

def main():
  r = float(input("radius : "))
  print("The area of the circle is " + str(circle_area(r)))
  • 하스켈에선 함수를 정의하거나 사용할 때 괄호를 붙일 필요가 없다. 즉 f(x) 대신 f x와 같은 표기를 사용한다.
  • 함수를 정의할 때에는 f x = y와 같은 문법을 사용한다. f는 함수이름, x는 함수의 인자, y는 함숫값이다.
  • 함수를 사용할 때에는 f x와 같은 표기를 사용한다.
  • 함수의 타입은 A -> B 꼴이며 A는 인자의 타입, B는 결과값의 타입이다.
  • main의 타입에는 화살표가 없음을 알 수 있다. 사실 main은 함수가 아니라 IO action이라 불리는 일종의 프로시저이다. 하스켈에서는 함수와 프로시저의 개념을 엄격하게 구분한다.

Quadratic formula

quadRoots :: Double -> Double -> Double -> (Double, Double)
quadRoots a b c = (x1, x2)
  where
    d = b ^ 2 - 4 * a * c
    x1 = (- b + sqrt d) / (2 * a)
    x2 = (- b - sqrt d) / (2 * a)

-- quadRoots 1.0 0.0 (-4.0) == (2.0, -2.0)
def quad_roots(a,b,c):
  d = b ** 2 - 4 * a * c
  x1 = (- b + math.sqrt(d)) / (2 * a)
  x2 = (- b - math.sqrt(d)) / (2 * a)
  return (x1, x2)
  • 함수의 인자가 여러개인 경우에는 인자들을 순서대로 나열하면 된다. quadRoots a b c = ...는 a, b, c 세개의 인자를 받는 함수이다.
  • 다인자 함수의 타입은 A1 -> A2 -> ... -> An -> B 와 같이 쓴다. A1..An은 n개 인자의 타입이며, B가 결과값의 타입이다. 이 이상한 타입 표기법에 대해서는 곧 자세히 설명할 것이다.
  • 튜플은 (x, y)와 같이 쓴다. 튜플의 타입도 (A, B) 처럼 같은 표기를 사용한다.
  • 중간 계산결과는 where 구문을 사용해 변수에 대입할 수 있다. where 구문에서 정의들이 나열된 순서는 중요하지 않다. 하스켈의 함수는 계산을 순차적으로 수행하지 않는다.

주제

자료형

정수/부동소수점수/문자/불

m :: Int
m = 15

n :: Integer
n = 2^80

f :: Float
f = 3.14

d :: Double
d = 1.4142

c :: Char
c = 'A'

b :: Bool
b = True
  • Integer는 big integer를 표현할 수 있는 자료형 이며, Int는 고정된 사이즈를 (주로 64bit) 가진다.
  • Float과 Double은 흔히 사용되는 단정밀도/배정밀도 부동소수점수 자료형이다.
  • Char 타입은 유니코드 문자를 한개 저장할 수 있다.

타입, 패턴매칭, 람다식

Partial application, Currying

하스켈의 모든 함수는 단인자로, 인자를 하나만 받는 함수이다. 다행히도 튜플을 사용하면 단인자 함수로 다인자 함수를 쉽게 흉내낼 수 있다. 예를 들어 두 정수의 합을 계산하는 add라는 2인자 함수의 타입은 정수 두개로 이루어진 튜플을 인자로 받는 1인자 함수로 표현할 수 있다.

add :: (Int, Int) -> Int
add (x, y) = x + y

IO action