Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 959. C# 9.0 - (9) 레코드(Records) [링크 복사], [링크+제목 복사]
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정성태 (techsharer at outlook.com)
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C# 9.0 - (9) 레코드(Records)

C# 9.0 - (1) 대상으로 형식화된 new 식(Target-typed new expressions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12363

C# 9.0 - (2) localsinit 플래그 내보내기 무시(Suppress emitting localsinit flag)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12364

C# 9.0 - (3) 람다 메서드의 매개 변수 무시(Lambda discard parameters)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12365

C# 9.0 - (4) 원시 크기 정수(Native ints)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12366

C# 9.0 - (5) 로컬 함수에 특성 지정 가능(Attributes on local functions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12372

C# 9.0 - (6) 함수 포인터(Function pointers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12374

C# 9.0 - (7) 패턴 일치 개선 사항(Pattern matching enhancements)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12383

C# 9.0 - (8) 정적 익명 함수 (static anonymous functions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12389

C# 9.0 - (9) 레코드 (Records)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12392

C# 9.0 - (10) 대상으로 형식화된 조건식(Target-typed conditional expressions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12399

C# 9.0 - (11) 공변 반환 형식(Covariant return types)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12402

C# 9.0 - (12) foreach 루프에 대한 GetEnumerator 확장 메서드 지원(Extension GetEnumerator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12403

C# 9.0 - (13) 모듈 이니셜라이저(Module initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12404

C# 9.0 - (14) 부분 메서드에 대한 새로운 기능(New features for partial methods)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12405

C# 9.0 - (15) 최상위 문(Top-level statements)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12406

C# 9.0 - (16) 제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12423




(이번 실습은 - 오늘 기준 16.7.7의 Visual Studio 2019에서 컴파일은 가능하지만 정상 동작을 하지 않습니다. 따라서 Visual Studio Preview 버전으로 실습해야 합니다.)

record라는 예약어를 알아보기에 앞서, 우선 그동안 (예를 들어 DTO - Data Transfer Object 정도의) 값을 담는 타입을 만들기 위해 어떤 수고를 했는지 살펴보겠습니다.

단순한 예제로, x-y 좌표를 가지는 Point는 다음과 같이 정의를 하게 될 것입니다.

public class Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

그런데, 값을 비교하거나 혹은 Dictionary 등의 자료 구조에 키값으로 사용하고 싶다면 Equals와 GetHashCode 메서드를 재정의해야 합니다.

public class Point
{
    // ...필드 정의 생략...

    public override int GetHashCode()
    {
        return X ^ Y; // 실제로는 좀 더 복잡한 hash 계산을 하겠지만!
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        return this.Equals(obj as Point);
    }

    public virtual bool Equals(Point other)
    {
        if (object.ReferenceEquals(other, null))
        {
            return false;
        }

        return (this.X == other.X && this.Y == other.Y);
    }
}

아쉽게도 여기서 끝이 아닙니다. Equals를 재정의했다면 당연히 그에 준하는 ==, != 연산자도 제공해야 값을 비교한다는 의미가 맞습니다. 따라서 이제 코드는 다음과 같이 좀 더 복잡하게 진화(?)합니다.

public class Point
{
    // ...필드 정의 생략...

    // ...GetHashCode, Equals 생략...

    public static bool operator ==(Point r1, Point r2)
    {
        if (object.ReferenceEquals(r1, null))
        {
            if (object.ReferenceEquals(r2, null))
            {
                return true;
            }

            return false;
        }

        return r1.Equals(r2);
    }

    public static bool operator !=(Point r1, Point r2)
    {
        return !r1.Equals(r2);
    }
}

기왕 하는 김에, Debug 창에 값이 잘 표현이 되도록 ToString도 재정의하게 될 것입니다. ^^

public class Point
{
    // ...필드 정의 생략...

    // ...GetHashCode, Equals 생략...

    // ...==, != 생략...

    public override string ToString()
    {
        return $"{this.GetType().Name} {{ X = {X}, Y = {Y} }}";
    }
}

문제는, 프로젝트를 하면서 생성되는 저런 타입들마다 계속 ==, !=, GetHashCode, Equals, ToString을 만드는 것이 꽤나 지루한 작업이라는 점입니다.

이에 C# 9.0에서는 값을 담는 용도의 클래스에 대해 저런 기본적인 메서드들을 제공해주는 예약어를 하나 추가하게 되었고 바로 그것이 "record"입니다. 실제로 위에서 했던 모든 작업은 단순히 다음과 같이 정의하는 것과 동일한 효과를 갖습니다.

public record Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

아주 간단해졌죠! ^^




자, 그럼 이렇게 값을 담는 class를 간단하게 만들 수 있게 되었으니, 이제 불변 타입으로 넘어가 보겠습니다. 예전에는, 이를 위해 속성을 이용한 정의를 지원했습니다.

public class Point
{
    // get / private set 조합으로 정의
    public int X { get; private set; }
    public int Y { get; private set; }

    /* 또는, 다음과 같이 정의
    int _x;
    int _y;

    public int X => _x;
    public int Y => _y;
    */

    public Point(int x, int y)
    {
       this.X = x;
       this.Y = y;
    }
}

하지만, "private set"의 단점으로는 반드시 생성자를 재정의해야 한다는 제약이 있습니다. 바로 이에 대한 보완으로 나온 것이 "init"입니다.

public class Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }
}

#if !NET5_0
// .NET 5.0 환경이 아닌 경우 IsExternalInit 클래스를 별도로 정의해서 컴파일 가능하게 만듦
namespace System.Runtime.CompilerServices
{
    public class IsExternalInit
    {
    }
}
#endif

init은 단 한번만 초기화할 수 있지만 그 초기화를 꼭 해당 타입의 멤버 메서드에서 할 필요가 없습니다. 그래서 다음과 같은 식으로 (생성자 없이도) 속성을 이용한 값 설정을 하는 것이 가능합니다.

Point p = new Point { X = 5, Y = 10 };

이렇게 새롭게 나온 init과 record를 합치면 불변 타입을 (기존 코드와 비교해) 매우 적은 양의 코드로 작성하는 것이 가능합니다.

public record Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }
}




마지막으로, 불변 타입 인스턴스의 값을 변경해 반환하는 코드를 살펴보겠습니다. 예전에는 생성자를 제공했으므로 그것을 이용하거나, 별도로 메서드를 작성하는 식으로 해결을 했습니다.

Point p1 = new Point(5, 10);

// 방법 1: 생성자를 이용
Point p2 = new Point(p1.X + 1, p1.Y + 2);

// 방법 2: 메서드를 이용
Point p3 = p1.Add(1, 2);

public class Point
{
    public int X { get; private set; }
    public int Y { get; private set; }

    public Point(int x, int y)
    {
       this.X = x;
       this.Y = y;
    }

    public Point Add(int x, int y)
    {
        return new Point(this.X + x, this.Y + y);
    }
}

하지만, record + init의 조합에서는 생성자를 굳이 정의하지 않을 수 있게 만들었기 때문에 속성만으로 처리할 수 있게 되었는데,

Point p1 = new Point(5, 10);

// 방법 1: 생성자를 이용
Point p2 = new Point { X = p1.X + 1, Y = p1.Y + 2 };

// 방법 2: 메서드를 이용
Point p3 = p1.Add(1, 2);

public record Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }

    public Point Add(int x, int y)
    {
        return new Point { X = this.X + x, Y = this.Y + y };
    }
}

저렇게 처리했을 때의 문제점이 하나 있다면, 경우에 따라 특정 값만을 변경하려 할 때에도 모든 속성을 함께 명시해야 한다는 점입니다. 가령, 3D 좌표를 나타내는 Point인데, z 좌표 하나 바꾸기 위해 초기화 구문이 필요 이상으로 많아지는 불편함이 있습니다.

Point3D p1 = new Point3D(5, 10, 7);
Point3D p2 = new Point3D { X = p1.X, Y = p1.Y, Z = p1.Z + 1 };

이 문제에 대한 보완으로 record는 초기화를 돕는 숨겨진 Clone 메서드를 public으로 제공합니다. 실제로 record Point로 정의한 타입은 다음과 같은 식의 Clone 메서드를 (protected 생성자와 함께) .NET Reflector 등의 도구로 확인할 수 있습니다.

[NullableContext(1)]
public virtual Point <Clone>$()
{
    return new Point(this);
}

protected Point(Point original)
{
    this.X = original.X;
    this.Y = original.Y;
}

비록 public이지만, 메서드 이름에 있는 유효하지 않은 식별자로 인해 외부 개발자가 직접 편집기를 통해 호출하진 못합니다. (비주얼 스튜디오의 인텔리센스로도 제공되지 않습니다.) 대신, C# 컴파일러는 이 메서드를 "with" 연산자와 함께 사용할 때 호출할 수 있도록 합니다. 그래서 기존 값에 변화를 시키는 코드를 작성하는 경우 다음과 같이 간단하게 타이핑이 됩니다.

Point p1 = new Point(5, 10);

Point p2 = p1 with { Y = p1.Y + 2 }; // p1의 기존 값에서 Y만 변경한 새로운 인스턴스를 반환

public record Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }
}

그럼 C#은 내부적인 Clone 메서드를 호출해 Y 값만 변경시켜 p2 인스턴스를 구성하는 코드로 만들어 줍니다.

// Point p2 = p1 with { Y = p1.Y + 2 }; // p1의 기존 값에서 Y만 변경
==>
    Point p2 = p1.<Clone>$();
    p2.Y = p1.Y + 2;

물론 멤버 메서드 내에서도 이런 식으로 사용할 수 있습니다.

public record Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }

    /* 
    public ImmutablePoint AddX(int x)
    {
        return new ImmutablePoint { X = this.X + x, Y = this.Y };
    }
    */

    public ImmutablePoint AddX(int x)
    {
        return this with { X = this.X + x };
    }
}

이와 같이, record 예약어는 "class 정의를 기반으로 값을 담는 타입"에 대해 간편 구문을 제공합니다.

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




마치기 전에, init에 대해 부가 설명을 좀 더 해보겠습니다. 사실 init은 C#에서만 의미가 있는 예약어로써 IL 코드로는 여전히 "public set"으로 정의되는 것과 같습니다.

// record, init 예약어가 번역된 코드

public /* record */ class Point
{
    //...[생략]...

    public int X { get; /* init */ set; }
    public int Y { get; /* init */ set; }
}

단지 C# 컴파일러 입장에서 저 속성(property)을 다룰 때는 한 번만 대입이 되게 처리를 하는 것뿐입니다. 재미있는 것은, 이렇게 처리를 하는데 특성(attribute)를 사용하지 않고 IL 코드 수준에서 modreq를 이용해 처리를 한다는 점입니다. 실제로 아래의 IL 코드는 init 프로퍼티의 set 메서드가 어떻게 번역되는지를 보여줍니다.

.method public hidebysig specialname instance void modreq (System.Runtime.CompilerServices.IsExternalInit)
    set_Y(int32 'value') cil managed
  {
    .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.CompilerGeneratedAttribute::.ctor()
      = (01 00 00 00 )
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarg.0      // this
    IL_0001: ldarg.1      // 'value'
    IL_0002: stfld        int32 Point::'<Y>k__BackingField'
    IL_0007: ret

  } // 




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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 11/22/2020 ]

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댓글 쓴 사람
 



2020-11-06 03시16분
C# 9.0: 레코드(record) 타입
; http://www.csharpstudy.com/latest/CS9-record.aspx

C# 9.0: init only 속성
; http://www.csharpstudy.com/latest/CS9-init.aspx
정성태
2020-12-29 09시06분
정성태

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