3.5. Control Flow
조건이 참인지 여부에 따라 일부 코드를 실행하고 조건이 true일 때 일부 코드를 반복적으로 실행하는 기능은 대부분의 프로그래밍 언어에서 기본 구성 요소입니다. Rust 코드의 실행 흐름을 제어할 수 있는 가장 일반적인 구조는 if 표현식과 루프입니다.
if 표현식
if 표현식을 사용하면 조건에 따라 코드를 분기할 수 있습니다. 조건을 지정한 다음 "이 조건이 충족되면 이 코드 블록을 실행합니다. 조건이 충족되지 않으면 이 코드 블록을 실행하지 마십시오."라고 명시할 수 있습니다.
projects 디렉터리에 branches라는 새 프로젝트를 생성하여 if 표현식을 살펴봅니다. src/main.rs 파일에 다음을 입력합니다:
fn main() {
let number = 3;
if number < 5 {
println!("condition was true");
} else {
println!("condition was false");
}
}
모든 if 표현식은 if 키워드로 시작하고 조건이 뒤따릅니다. 이 경우 조건은 변수 number의 값이 5보다 작은지 여부를 확인합니다. 조건 바로 뒤에 조건이 true일 경우 실행할 코드 블록을 중괄호 안에 배치합니다. 2장의 "추측과 비밀 번호 비교하기" 섹션에서 설명한 match 표현식의 암과 마찬가지로 if 표현식의 조건과 관련된 코드 블록을 암이라고 부르기도 합니다.
선택적으로, 조건이 false로 평가될 경우 프로그램이 실행할 대체 코드 블록을 제공하기 위해 여기서 선택한 else 표현식을 포함할 수도 있습니다. else 표현식을 제공하지 않고 조건이 false인 경우 프로그램은 if 블록을 건너뛰고 다음 코드 블록으로 넘어갑니다.
이 코드를 실행해 보세요. 다음과 같은 출력이 표시됩니다:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
condition was true
number 값을 조건을 false로 만드는 값으로 변경하여 어떤 일이 발생하는지 확인해 보겠습니다:
프로그램을 다시 실행하고 출력을 확인합니다:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
condition was false
이 코드의 조건은 반드시 bool이어야 한다는 점도 주목할 필요가 있습니다. 조건이 bool이 아닌 경우 오류가 발생합니다. 예를 들어 다음 코드를 실행해 보세요:
이번에는 if 조건이 3의 값으로 평가되고 Rust가 오류를 던집니다:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:4:8
|
4 | if number {
| ^^^^^^ expected `bool`, found integer
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `branches` due to previous error
이 오류는 Rust가 bool을 기대했지만 정수를 가져왔음을 나타냅니다. Ruby 및 JavaScript와 같은 언어와 달리 Rust는 부울이 아닌 타입을 부울로 자동 변환하려고 시도하지 않습니다. 명시적으로 항상 부울을 조건으로 하는 if를 제공해야 합니다. 예를 들어 숫자가 0이 아닌 경우에만 if 코드 블록이 실행되도록 하려면 if 표현식을 다음과 같이 변경하면 됩니다:
fn main() {
let number = 3;
if number != 0 {
println!("number was something other than zero");
}
}
이 코드를 실행하면 number was something other than zero가 출력됩니다.
else if로 여러 조건 처리하기
else if 표현식에서 if와 else를 결합하여 여러 조건을 사용할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다:
fn main() {
let number = 6;
if number % 4 == 0 {
println!("number is divisible by 4");
} else if number % 3 == 0 {
println!("number is divisible by 3");
} else if number % 2 == 0 {
println!("number is divisible by 2");
} else {
println!("number is not divisible by 4, 3, or 2");
}
}
이 프로그램은 네 가지 경로로 실행할 수 있습니다. 프로그램을 실행하면 다음과 같은 출력이 표시됩니다:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
number is divisible by 3
이 프로그램이 실행되면 각 if 표현식을 차례로 검사하고 조건이 true로 평가되는 첫 번째 본문을 실행합니다. 6을 2로 나눌 수 있지만 number is divisible by 2라는 출력이 표시되지 않으며, else 블록에서 number is not divisible by 4, 3, or 2라는 텍스트도 표시되지 않는다는 점에 유의하세요. 이는 Rust가 첫 번째 true 조건에 대해서만 블록을 실행하고, 일단 하나를 찾으면 나머지는 확인하지 않기 때문입니다.
else if 표현식을 너무 많이 사용하면 코드가 복잡해질 수 있으므로, 표현식이 두 개 이상인 경우 코드를 리팩터링하는 것이 좋습니다. 6장에서는 이러한 경우에 사용할 수 있는 match라는 강력한 Rust 분기 구조에 대해 설명합니다.
let 문에서 if 사용하기
if는 표현식이므로 목록 3-2에서와 같이 let 문의 오른쪽에 사용하여 결과를 변수에 할당할 수 있습니다.
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { 6 };
println!("The value of number is: {number}");
}
목록 3-2: Assigning the result of an if expression to a variable
number 변수는 if 표현식의 결과에 따라 값에 바인딩됩니다. 이 코드를 실행하여 어떤 일이 발생하는지 확인해 보세요:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30s
Running `target/debug/branches`
The value of number is: 5
코드 블록은 그 안의 마지막 표현식까지 평가되며 숫자 자체도 표현식이라는 점을 기억하세요. 이 경우 전체 if 표현식의 값은 어떤 코드 블록이 실행되는지에 따라 달라집니다. 즉, if의 각 암에서 결과가 될 수 있는 값은 동일한 타입이어야 하며, 목록 3-2에서는 if 암과 else 암의 결과가 모두 i32 정수입니다. 다음 예제에서와 같이 타입이 일치하지 않으면 오류가 발생합니다:
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { "six" };
println!("The value of number is: {number}");
}
이 코드를 컴파일하려고 하면 오류가 발생합니다. if 및 else 암에는 호환되지 않는 값 타입이 있으며, Rust는 프로그램에서 문제를 찾을 수 있는 위치를 정확히 알려줍니다:
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
error[E0308]: `if` and `else` have incompatible types
--> src/main.rs:4:44
|
4 | let number = if condition { 5 } else { "six" };
| - ^^^^^ expected integer, found `&str`
| |
| expected because of this
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `branches` due to previous error
if 블록의 표현식은 정수로 평가되고 else 블록의 표현식은 문자열로 평가됩니다. 변수는 단일 타입을 가져야 하고 Rust는 컴파일 시 number 변수가 어떤 타입인지 확실히 알아야 하기 때문에 이 방식은 작동하지 않습니다. number의 타입을 알면 컴파일러가 number를 사용하는 모든 곳에서 해당 타입이 유효한지 확인할 수 있습니다. number의 타입이 런타임에만 결정되는 경우 컴파일러가 모든 변수에 대해 여러 가상의 타입을 추적해야 하는 경우 코드가 더 복잡해지고 보장할 수 있는 것이 줄어들기 때문에 Rust는 이를 수행할 수 없습니다.
루프를 사용한 반복
코드 블록을 두 번 이상 실행하는 것이 유용한 경우가 많습니다. 이 작업을 위해 Rust는 루프 본문 내부의 코드를 끝까지 실행한 다음 바로 처음부터 다시 시작하는 여러 개의 루프(Loops)를 제공합니다. 루프를 실험하기 위해 loops라는 새 프로젝트를 만들어 보겠습니다.
Rust에는 loop, while, for의 세 가지 종류의 루프가 있습니다. 각각을 사용해 봅시다.
loop를 사용한 코드 반복하기
loop 키워드는 코드 블록을 영원히 또는 사용자가 명시적으로 중지하라고 지시할 때까지 반복해서 실행하도록 Rust에 지시합니다.
예를 들어, loops 디렉터리의 src/main.rs 파일을 다음과 같이 변경합니다:
이 프로그램을 실행하면 프로그램을 수동으로 중지할 때까지 again!이 계속 반복해서 출력되는 것을 볼 수 있습니다. 대부분의 터미널은 키보드 단축키 ctrl-c를 지원하여 연속 루프에 갇힌 프로그램을 중단할 수 있습니다. 한번 시도해 보세요:
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.29s
Running `target/debug/loops`
again!
again!
again!
again!
^Cagain!
기호 ^C는 ctrl-c를 누른 위치를 나타냅니다. 인터럽트 신호를 받았을 때 코드가 루프에서 어디에 있었는지에 따라 ^C 뒤에 again!이라는 단어가 표시될 수도 있고 표시되지 않을 수도 있습니다.
다행히도 Rust는 코드를 사용하여 루프에서 벗어날 수 있는 방법도 제공합니다. 루프 내에 break 키워드를 배치하여 루프 실행을 언제 중단할지 프로그램에 알릴 수 있습니다. 2장의 "정답을 맞힌 후 종료하기" 섹션의 추측 게임에서 사용자가 정답을 맞혀 게임에서 이겼을 때 프로그램을 종료하기 위해 이 작업을 수행한 것을 기억하세요.
또한 추측 게임에서 continue를 사용했는데, 이는 루프에서 루프 반복의 나머지 코드를 건너뛰고 다음 반복으로 이동하도록 프로그램에 지시합니다.
루프에서 값 반환하기
loop의 용도 중 하나는 스레드가 작업을 완료했는지 확인하는 등 실패할 수 있는 연산을 다시 시도하는 것입니다. 또한 해당 작업의 결과를 루프 밖으로 나머지 코드에 전달해야 할 수도 있습니다. 이렇게 하려면 루프를 중지하는 데 사용하는 break 표현식 뒤에 반환할 값을 추가하면 다음과 같이 해당 값이 루프 밖으로 반환되어 사용할 수 있습니다:
fn main() {
let mut counter = 0;
let result = loop {
counter += 1;
if counter == 10 {
break counter * 2;
}
};
println!("The result is {result}");
}
루프 전에 counter라는 변수를 선언하고 0으로 초기화합니다. 그런 다음 result라는 변수를 선언하여 루프에서 반환된 값을 보관합니다. 루프를 반복할 때마다 counter 변수에 1을 더한 다음 counter가 10과 같은지 확인합니다. 10이면 counter * 2 값과 함께 break 키워드를 사용합니다. 루프가 끝나면 세미콜론을 사용하여 result 값을 할당하는 문을 종료합니다. 마지막으로 result 값(이 경우 20)을 출력합니다.
여러 루프를 명확하게 구분하는 루프 레이블
루프 안에 루프가 있는 경우 break 및 continue는 해당 지점에서 가장 안쪽 루프에 적용됩니다. 선택적으로 루프에 루프 레이블을 지정한 다음 break 또는 continue와 함께 사용하여 해당 키워드가 가장 안쪽 루프가 아닌 레이블이 지정된 루프에 적용되도록 지정할 수 있습니다. 루프 레이블은 작은따옴표로 시작해야 합니다. 다음은 두 개의 중첩 루프가 있는 예시입니다:
fn main() {
let mut count = 0;
'counting_up: loop {
println!("count = {count}");
let mut remaining = 10;
loop {
println!("remaining = {remaining}");
if remaining == 9 {
break;
}
if count == 2 {
break 'counting_up;
}
remaining -= 1;
}
count += 1;
}
println!("End count = {count}");
}
외부 루프에는 'counting_up이라는 레이블이 있으며 0에서 2까지 카운트업합니다. 레이블이 없는 내부 루프는 10에서 9까지 카운트다운합니다. 레이블을 지정하지 않은 첫 번째 break는 내부 루프만 종료합니다. break 'counting_up; 문은 외부 루프를 종료합니다. 이 코드가 출력됩니다:
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.58s
Running `target/debug/loops`
count = 0
remaining = 10
remaining = 9
count = 1
remaining = 10
remaining = 9
count = 2
remaining = 10
End count = 2
while을 사용한 조건 루프
프로그램에서 루프 내에서 조건을 평가해야 하는 경우가 종종 있습니다. 조건이 true이면 루프가 실행됩니다. 조건이 ture가 되지 않으면 프로그램은 break를 호출하여 루프를 중지합니다. loop, if, else, break의 조합을 사용하여 이와 같은 동작을 구현할 수 있으며, 원한다면 지금 프로그램에서 이를 시도해 볼 수 있습니다. 하지만 이 패턴은 매우 일반적이기 때문에 Rust에는 이를 위한 언어 구조인 while 루프가 내장되어 있습니다. 목록 3-3에서는 while을 사용하여 프로그램을 세 번 반복하고 매번 카운트다운한 다음, 루프가 끝나면 메시지를 출력하고 종료합니다.
fn main() {
let mut number = 3;
while number != 0 {
println!("{number}!");
number -= 1;
}
println!("LIFTOFF!!!");
}
목록 3-3: Using a while loop to run code while a condition holds true
이 구조는 loop, if, else, break를 사용할 때 필요한 많은 중첩을 제거하며 더 명확합니다. 조건이 true로 평가되는 동안에는 코드가 실행되고, 그렇지 않으면 루프가 종료됩니다.
for를 사용하여 컬렉션 반복하기
while 문을 사용하여 배열과 같은 컬렉션의 요소를 반복하도록 선택할 수 있습니다. 예를 들어 목록 3-4의 루프는 배열 a의 각 요소를 출력합니다.
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
let mut index = 0;
while index < 5 {
println!("the value is: {}", a[index]);
index += 1;
}
}
목록 3-4: Looping through each element of a collection using a while loop
여기서 코드는 배열의 요소를 통해 카운트업합니다. 인덱스 0에서 시작하여 배열의 최종 인덱스에 도달할 때까지(즉, index <5가 더 이상 true가 아닐 때) 반복합니다. 이 코드를 실행하면 배열의 모든 요소가 출력됩니다:
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32s
Running `target/debug/loops`
the value is: 10
the value is: 20
the value is: 30
the value is: 40
the value is: 50
예상대로 다섯 개의 배열 값이 모두 터미널에 나타납니다. index가 어느 시점에서 5라는 값에 도달하더라도 배열에서 여섯 번째 값을 가져오기 전에 루프가 실행을 중지합니다.
그러나 이 접근 방식은 오류가 발생하기 쉬우므로 인덱스 값이나 테스트 조건이 잘못되면 프로그램이 패닉 상태에 빠질 수 있습니다. 예를 들어, a 배열의 정의를 네 개의 요소로 변경했지만 조건을 while index < 4로 업데이트하는 것을 잊어버린 경우 코드가 패닉 상태에 빠질 수 있습니다. 또한 컴파일러가 루프를 반복할 때마다 인덱스가 배열의 범위 내에 있는지 조건부 검사를 수행하기 위해 런타임 코드를 추가하기 때문에 속도가 느려집니다.
보다 간결한 대안으로 for 루프를 사용하여 컬렉션의 각 항목에 대해 일부 코드를 실행할 수 있습니다. for 루프는 목록 3-5의 코드와 같습니다.
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
for element in a {
println!("the value is: {element}");
}
}
목록 3-5: Looping through each element of a collection using a for loop
이 코드를 실행하면 목록 3-4와 동일한 출력을 볼 수 있습니다. 더 중요한 것은 이제 코드의 안전성이 향상되어 배열의 끝을 넘어가거나 충분히 멀리 가지 않아 일부 항목이 누락되는 버그가 발생할 가능성이 없어졌다는 점입니다.
목록 3-4에서 사용한 방법과 같이 배열의 값 수를 변경하는 경우 for 루프를 사용하면 다른 코드를 변경하는 것을 기억할 필요가 없습니다.
for 루프는 안전성과 간결성 덕분에 Rust에서 가장 일반적으로 사용되는 루프 구조입니다. 목록 3-3의 while 루프를 사용한 카운트다운 예제에서처럼 특정 코드를 특정 횟수만큼 실행하려는 상황에서도 대부분의 러스타시언은 for 루프를 사용합니다. 이를 수행하는 방법은 표준 라이브러리에서 제공하는 Range를 사용하여 한 숫자에서 시작하여 다른 숫자보다 먼저 끝나는 순서대로 모든 숫자를 생성하는 것입니다.
다음은 for 루프와 아직 언급하지 않은 또 다른 방법인 rev를 사용하여 범위를 반전시키는 카운트다운의 모습입니다:
fn main() {
for number in (1..4).rev() {
println!("{number}!");
}
println!("LIFTOFF!!!");
}
이 코드가 좀 더 멋지지 않나요?
요약
변수, 스칼라 및 컴파운드 데이터 타입, 함수, 주석, if 표현식, 루프에 대해 배웠습니다. 이 장에서 설명한 개념을 연습하기 위해 다음 작업을 수행하는 프로그램을 만들어 보세요:
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화씨와 섭씨 사이의 온도를 변환합니다.
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n번째 피보나치 수 생성하기.
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크리스마스 캐롤 '열두 날의 크리스마스'의 가사를 출력하여 노래의 반복을 활용합니다.
다음 단계로 넘어갈 준비가 되면 다른 프로그래밍 언어에는 일반적으로 존재하지 않는 Rust의 개념인 소유권에 대해 이야기하겠습니다.