Kotlin Study - 기본기 | 천천히 걷는 방법

Kotlin Study - 코틀린 기본기

코틀린 프로그래밍 책을 공부하며 정리한 글입니다.

코틀린 기본기

var와 val

코틀린에는 변수를 선언하기 위한 두가지 키워드가 존재.

var

  // 생성과 동시에 초기화
  var name = "kotlin"
      
  // 생성 후 초기화
  var name: String
  name = "kotlin"
      
  // var로 선언한 변수는 값을 변경할 수 있다.
  var name = "dobby"
  name = "dongchul"

val
- 읽기 전용 변수를 선언하기 위해선 val 키워드 사용, 자바에서 final 변수를 선언하는것과 같다.
- 생성과 동시에 초기화를 해줘야한다.
- 읽기 전용 변수는 인스턴스 자신이 불변이 되는것을 의미하지 않음. 재할당을 막는 키워드 (java도 동일하다.)
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  val name = "kotlin"

타입 추론

위 예제에서 변수를 초기화 시 타입을 포함하지 않을것을 확인할 수 있다. 이는 변수를 선언하는 과정에서 타입 추론을 통하여 적절한 타입을 찾아주기 때문이다. 이같은 기능은 java에서도 11 버전이상 지원 된다.
값과 변수만 타입추론을 사용하지 않고 타입추론은 함수 시그니처로 매개변수 타입을 추론하는 클로저에서도 사용한다.
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fun plusOne(x: Int) = x + 1
때로는 :을 이용하여 명시적으로 선언하는것이 도움이 된다.
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val explicitType: Number = 12.3

기본 타입

자바와 코틀린 간의 큰 차이점은 코틀린은 모든 것이 객체라는 것이다. 다시 말하여 코틀린에서는 자바에서 지원하는 원시타입 (boolean, int)이 존재하지 않는다. 코틀린은 원시타입을 모두 객체로 승격시킴으로써 언어에서 래퍼 객체의 필요성을 전부 제거 했다.
코틀린 컴파일러는 성능을 이유로 기본 타입을 가능하면 JVM 원시 타입으로 다시 매핑하려 한다. 때로는 값이 박싱되어야 하는데(Nullable, Generic) 이러한 타입은 객체를 요구하는 곳에 자동으로 위치하게 된다.

박싱된 각기 다른 두 값은 같은 인스턴스를 사용하지 않기 때문에, 박싱된 값에 대하여는 참조 동등성을 보장하지 않는다.
숫자

타입	길이
Long	64
Int	32
Short	16
Byte	8
Double	64
Float	32

  // 정수 기본값
  val int = 123
  val long = 123456L
  // 부동소수점 기본값
  val double = 12,34
  val float = 12.34F
  val hexadeciaml = 0xAB
  val binary = 0b010101

코틀린은 자동으로 숫자를 확장하지 않기 때문에 반드시 명시적인 확장이 필요하다.
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val int = 123 val long = int.toLong()

Boolean

불리언은 좀더 표중화 되어 있고, 부저으 논리곱, 논리합 연산자를 지원.

문자

char 는 단일 문자를 나타낸다. 문자 리터럴은 ‘A’, ‘Z’처럼 단일 따옴표 사용.

문자열

문자열은 자바와 마찬가지로 불변이다. 문자열 리터럴은 이중 또는 삼중 따옴표를 사용하여 생성한다.
이중 따옴표를 사용하면 이스케이프된 문자열을 생성
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val string = "string with \n new line"
삼중 따옴표는 원시 문자열을 생성, 원시 문자열에서는 이스케이프가 필요하지 않고, 모든 문자를 포함한다.
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var rawString = """ raw string is super useful for strings that span many lines"""
또한 문자열은 for 루프에서 사용가능한 이터레이터 함수를 제공

배열

코틀린에서는 라이브러리 함수인 arrayOf()를 사용하여 배열을 생성할 수 있다.
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var array = arrayOf(1, 2, 3)
다른 방법으론 초기 크기와 각 요소를 생성하는 데 사용되는 함수로 부터 배열을 생성할 수 있다.
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var perfectSquares = Array(10) {k -> k * k} // 0, 1, 4, 9 ...
자바와는 다르게 코틀린은 언어차원에서 배열이 특별하진 않다, 배열은 일반적인 컬렉션 클래스일 뿐이다. 배열의 인스턴스는 이터레이터와 get, set함수를 지원하며 괄호 문법도 지원한다.
코틀린 JVM에선 원시타입으로 표현될 박싱타입을 피하고자 원시타입에 특화된 배열 클래스를 제공한다.
- ByteArray, CharArray, ShortArray, IntArray, LongArray, BooleanArray, FloatArray, DoubleArray 지원

패키지

패키지는 네임스페이스 단위로 코드를 나눌 수 있게 해준다.

  package me.study.kt
  class Foo
  fun bar(): String = "bar"

패키지명은 클래스, 객체, 인터페이스 또는 함수에 대한 정규화된 이름을 제공하기 위하여 사용
위 예제에서 Foo클래스는 me.study.kt.Foo라는 정규화된 이름을 가지며, 최상위 함수인 bar는 me.study.kt.bar라는 정규화된 이름을 가진다.

임포트명 변경

다른 패키지에서 동일한 이름의 클래스를 사용한다면 alias를 설정할 수 있다.

  import me.study.kt.Foo
  import me.study.java.Foo as JavaFoo

  fun doubleFoo() {
    val foo = Foo()
    val javaFoo = JavaFoo()
  }

문자열 템플릿

코틀린은 문자열 합치기도 사용가능하지만 많은 언어에서 지원하고 있는 문자열 템플릿 기능을 지원한다.
값이나 변수에 접두사로 $를 사용하여 간단하게 추가할 수 있다.
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val name = "Sam" val str = "hello $name"
임의의 표현식 같은 경우 접두사로 $를 추가하고 괄호 {}로 식을 감싸는 방법으로 추가할 수 있다.
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val name = "Sam" val str = "hello $name. Your name has ${name.length} characters"

범위

범위는 시작하는 값과 끝나는 값의 사이의 간격으로 정의, 비교가능한 타입은 범위를 생성할 수 있으며 .. 연산자를 사용해 생성
생성한 범위는 in 연산자를 사용하여 검사, 범위의 포함되기 위해선 시작값이 값이 크거나 같고, 끝나는 값보다 작거나 같아야 한다.
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val aToz = "a" .. "z" val isTrue = "c" in aToz val oneToNine = 1 .. 9 val isFalse = 11 in oneToNine
정수형 범위(int, long, char)역시 for루프에서 사용할 수 있다.
연산자로 처리할 수 없는 범위를 생성하기 위한 라이브러리 함수도 존재, 예를들면 downTo(0)는 숫자를 하나씩 내리는 순으로 범위 생성하고 rangeTo()는 하나씩 숫자를 올리는 순으로 범위 생성한다. 두 함수 모두 숫자 타입에 확장 함수형태로 정의되어 있다.
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val countingDown = 100.downTo(0) val rangeTo = 10.rangeTo(20)
범위를 생성하고 나면 새로운 범위를 반환할 수 있다. step()함수를 사용하여 범위에 있는 연속적인 항의 델타 값을 변경할 수 있다.
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val oneToFifty = 1..50 val oddNumbers = oneToFifty.step(2)
step() 함수에 음수 값을 사용해 숫자가 감소하는 범위를 만드는건 불가. 마지막으로 reversed()함수를 사용하면 범위를 반전시킬 수 있다. reversed() 함수는 시작값과 끝나는 값이 바뀐 새로운 범위를 리턴하며 단계값은 갑소하는 값이 된다.
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val countingDownEvenNumbers = (2..100).step(2).reversed()

루프

코틀린은 여러 언어에서 볼 수 있는 일반적인 루프 구조인 while 루프와 for 루프를 지원한다. while 루프의 경우 다른 언어에서의 사용법과 동일하다.

코틀린의 for 루프는 이터레이터라는 이름의 함수나 확장 함수를 정의한 객체를 반복하는데 사용된다. 모든 컬렉션은 이 함수를 제공한다.

  val list = listOf(1, 2, 3, 4)
  for (k in list) {
    println(l)
  }

  val set = setOf(1, 2, 3, 4)
  for (k in set) {
    println(k)
  }

in 연산자는 항상 for 루프와 함께 사용된다. 연속적인 범위는 컬렉션을 지원하는 것뿐만 아니라 인라인 또는 바깥에서 정의하는것도 직접 지원한다.
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val oneToTen = 1..10 for (k in oneToTen) { for (j in 1..5) { println(k * j) } }
컴파일러는 범위를 특별한 방법으로 처리하며, JVM에서 직접 지원하는 인덱스 기반 for루프로 컴파일 한다. 이로 인해 이터레이터 객체를 생성함으로써 발생하는 성능상의 불이익을 피할 수 있다.
객체를 for 루프에서 사용하기 위하여 iterator라 불리는 함수를 구현해야 한다. 이 함수는 다음 두 함수를 제공하는 객체의 인스턴스를 반환해야 한다.
- operator fun hasNext(): boolean
- operator fun next(): T
코틀린은 표준 String 클래스도 iterator 확장 함수를 제공하기 때문에 for 루프에서 사용할 수 있다.
배열은 indices라는 확장 함수를 갖고 있으며, 이 함수는 배열의 인덱스를 반복하는데 사용할 수 있다.
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for (index in array.indices) { println("Element $index is ${array[index]}) }
컴파일러는 배열에 대하여도 범위 루프와 마찬가지로 성능상의 불이익을 피하고자 배열을 일반적인 인덱스 기반의 for 루프로 컴파일한다.

예외 처리

코틀린에서 모든 예외는 Unchekced Exception이다.
- CheckedException_UncheckedException
예외를 처리할 때는 자바와 마찬가지로 try, catch, finally 블록을 사용할 수 있다.

클래스 인스턴스화

코틀린에선 객체를 생성할 때 new 키워드를 사용하지 않는다.

  val file = File("/etc/nginx/nginx.conf")
  val date = Bigdecimal(100)

참조 동등성과 구조 동등성

두 객체가 메모리상에서 동일한 객체를 가리키고 있는 경우 -> 참조 동등성
- 두 참조가 같은 인스턴스를 확인하기 위해선 === 연산자를 사용한다.
메모리상에서 두 객체는 다른 객체이지만 서로 같은 값을 가지고 있는 경우 -> 구조 동등성
- 두 객체가 같은 값을 사용하기 위하연 == 연산자를 사용한다.
- 이러한 함수 호출은 모든 클래스가 반드시 정의해놓고 있는 equals 함수를 사용하는 것으로 전환된다. 이는 자바에서 == 연산자가 사용되는 방법과는 다름을 명심해야한다. 자바에서 == 연산자는 참조 동등성을 의미하며 이는 일반적으로 피해야하는 사항이다.

가시성 제어자 (접근 제어자)

가시성 제어자는 public, internal, protected, private 네가지가 있다. 제어자를 입력하지 않는다면 기본값은 public 제어자이다. 자바의 경우 기본값은 package-private 이다.
private
- private로 정의한 최상위 함수, 클래스 또는 인터페이스는 오직 같은 파일에서만 접근할 수 있다.
- 클래스, 인터페이스 또는 객체 내부에 있는 private 함수나 프로퍼티는 오직 같은 클래스나 인터페이스 또는 객체의 다른 멤버로만 접근할 수 있다.
protected
- 최상위 함수, 클래스, 인터페이스 그리고 객체는 protected로 선언할 수 없다. 클래스나 인터페이스 내부에서 protected로 선언한 함수나 프로퍼티는 해당 클래스 또는 인터페이스뿐만 아니라 서브클래스 멤버까지만 접근 가능.
internal
- internal은 모듈 개념을 다룬다. maven이나 gradle 또는 intellij 모듈로 정의된다.
- internal로 정의한 코드는 같은 모듈에 있는 다른 클래스나 함수에서 접근 가능. internal은 전체에서 public처럼 동작하기 보단 모듈에서의 public 개념이다.
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  internal class Person { fun age(): Int = 21 }

표현식으로서의 흐름 제어

표현식은 값을 평가하는 구문이다. 다음 표현식은 true를 평가한다.
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"hello".startWith("h")

구문은 결과 값을 반환하지는 않는다.

  //값을 대입은 하지만 반환하지는 않는 코드
  val a = 1

자바에서의 if - else나 try - catch 와 같은 흐름 제어 블록은 구문이다. 이러한 구문은 값을 평가하지 않고 외부에서 변수를 초기화 해주어야 한다.

  public boolean isZero(int x) {
    boolean zero;
    if (x == 0) 
      isZero = true;
    else 
      isZero = false;
    return isZero;
  }

반면 코틀린에서의 if - else나 try - catch 흐름 제어 블록은 표현식이다. 결과값을 직접 대입할 수 있고, 함수로부터 반환 할수도 다른 함수에 인자로 전달할 수 있다.

  val date = Date()
  val today = if (date.year == 2016) true else false

  fun isZero(x: Int): Boolean {
    return if (x == 0) true else false
  }

  val success = try {
    readFile()
    true
  } catch (e: IOException) {
    false
  }

if를 표현식으로 사용할 경우에는 반드시 else를 포함하여야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 에러가 발생할 것이다.

널 문법

코틀린에서는 널을 지정할 수 있는 변수를 ?와 함께 선언할 것을 요구한다.
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var str: String? = null
타입 확인과 형변환
- is 연산자를 사용하여 타입을 확인한다. is 연산자는 자바의 instanceOf 연산자와 같은 기능을 함
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  fun isString(any: Any): Boolean { return if (any is String) true else false }
  똑똑한 형변환

자바에서의 형변환은 명시적으로 수행해야 한다.

  public void printStringLength(Object obj) {
    if (obj instanceOf String) {
      String str = (String) obj;
      System.out.print(str.length());
    }
  }

코틀린 컴파일러는 Smart cast를 통하여 암시적으로 타입을 형변환 하게 된다.

  fun printStringLength(any: Any) {
    if (any is String) {
      println(any.length)
    }
  }

명시적 형변환

명시적으로 타입을 변환 하기 위해선 as 연산자를 사용한다. 형변환을 하지 못하는 경우 ClassCastException을 발생
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fun length(any: Any): Int { val string = any as String return string.length }
Null이 가능한 값으로 형 변환을 하기 위해선 Null을 허용하는 변수로 선언해주어야 한다.
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val string: String? = any as String
형변환이 실패한 경우 널 값을 대신 전달 받고 싶으면 안전한 형변환 연산자인 as? 를 사용할 수 있다.
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val any = "/home/users" val string: String? = any as? String // string val file: File? = any as? File // null
when 표현식

when 에서는 마지막 분기가 else가 되도록 강제한다.

fun whatNumber(x: Int) {
  when (x) {
    0 -> println("x is zero")
    1 -> println("x is 1")
    else -> println("x is neither 0 nor 1")
  }
}

if … else 및 try … catch와 마찬가지로 when도 표현식으로 사용될 수 있다.

  fun isMinOrMax(x: Int): Boolean {
    val isZero = when (x) {
      Int.MIN_VALUE -> true
      Int.MAX_VALUE -> true
      1,2 -> true // 분기가 같은 경우 콤마를 사용하여 묶을 수 있다. 
      else -> false
    }
    return isZero
  }

when은 각 조건에 상수만 매치하도록 제한하지 않는다. 반환하는 타입이 매치하는 타입과 같으면 어떤 함수든 사용 가능하다.
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fun isAbs(x: Int): Boolean { return when (x) { Math.abs(x) -> true else -> false } }

when은 범위 연산자 역시 지원한다. in 연산자를 사용해 값이 범위 안에 포함되어 있는지를 확인할 수 있으며, 만약 포함되어 있다면 해당 조건은 true로 평가된다.

  fun isSingleDigit(x: Int): Boolean {
    return when (x) {
      in -9..9 -> true
      else -> false
    }
  }

  fun isDieNumber(x: Int): Boolean {
     return when (x) {
       in listOf(1, 2, 3, 4, 5, 6) -> true
       else -> false
     }
  }

  fun startsWithFoo(any: Any): Boolean {
    return when (any) {
      is String -> any.startWith("Foo")
      else -> false
    }
  }

인자가 없는 when은 if … else 절을 대체하게 된다.

  fun whenWithourArgs(x: Int, y: Int) {
    when {
      x < y -> println("x is less than y")
      x > y -> println("x is greater than y")
      else -> println("x must equal y")
    }
  }

타입 체게

코틀린에선 최상위 타입을 Any라고 부른다. 이는 자바의 오브젝트 타입과 유사하다.
Any 타입은 toString, hashCode, equals 메소드를 정의하고 있다. 또한 apply, let, to와 같은 확장 함수도 정의하고 있다.
Unit 타입은 자바의 void 와 유사하다. 유닛은 싱글톤 인스턴스와 함께 적절한 타입 Unit이나 ()로 나타낸다. 함수가 유닛을 반환하도록 정의되어 있다면, 이 함수는 싱글톤 유닛 인스턴스를 반환할것이다.
Nothing은 값을 지니지 않는 타입이다. Any가 모든 타입의 슈퍼클래스이고 Nothing은 모든 타입의 서브클래스이다.