8장 객체 참조, 가변선, 재활용

파이썬에서 발생하는 미묘한 버그의 핵심 원인 중 하나인 객체와 이름과의 구분, 참조 변수, 튜플의 가변성, 얕은 복사/깊은 복사 등을 살펴볼 것이다.

변수는 상자가 아니다

‘상자로서의 변수’ 개념이 실제로는 객체지향 언어에서 참조 변수를 이해하는 데 방해가 된다. - 린 안드레아 스타인 교수 (프랭클린 W. 올린 공과대학교)

예를 들어, ‘변수 s가 시소에 할당되었다.’라고 표현하고, ‘시소가 변수 s에 할당되었다.’라고 표현하지는 않도록 주의한다.

정체성, 동질성, 별명

is는 id()를 이용하여 정체성, 즉 정확히 동일한 객체임을 비교한다.

== 연산자와 is 연산자 간의 선택

일반적으로 == 연산자가 더 흔하다. 하지만 변수가 싱글턴인 경우 is 연산자를 사용한다. is 연산자가 더 빠르며, == 연산자는 __eq__() 메소드를 호출한다. object 객체는 기본적으로 객체의 ID를 비교하도록 구현되어 있으므로 is와 같은 결과를 돌려주지만, 내장 자료형은 이를 오버라이드하므로 차이가 있다.

튜플의 상대적 불변성

튜플은 기본적으로 분변형이지만, 내부에 가변형 객체를 포함하는 경우, 내부의 가변객체에 값이 변경되는 걸 막을 수 없다. 즉 해당 객체의 id()는 동일하지만 값은 다른 객체가 존재할 수 있게 된다.

기본 복사는 얕은 복사

기본 복사는 얕은 복사다. l2 = l1[:]도 얕은 사본(shallow copy)을 생성한다. 모든 항목이 불변형이면 메모리를 절약하며 문제가 없지만, 가변 항목이 포함되어 있다면 불쾌한 문제가 발생할 수 있다.

깊은 복사와 얕은 복사

copy모듈은 deepcopy()와 copy()를 제공한다. 일반적으로 deepcopy()는 잘 작동한다. 다만 복사하면 안되는 외부 리소스나 싱글턴을 참조하는 경우에는 __deepcopy__() 특별 메서드를 구현하여 제어할 수 있다.

참조로서의 함수 매개변수

파이썬은 공유로 호출(call by sharing)되는데, 대부분의 객체언어와 마찬가지로, 참조의 사본을 넘겨받는다. 참조가 가르키는 실제 객체는 공유하게 된다.

+= 연산자는 list에 대해서는 객체를 그대로 두고, 내용만 변경하는 반면, tuple에 대해서는 새로운 객체를 생성하여 할당한다. 즉 변수의 참조가 바뀌게 된다.

가변형을 매개변수의 기본값으로 이용하면, 생각과 다르게 동작할 가능성이 높다. 함수에서 기본값으로 이용한 객체는 매번 새롭게 생성하는 것이 아니라, 공유된다. 빈 리스트를 매개변수의 기본값으로 준 경우, 두번째 함수 호출부터는 첫 함수호출에서 변경한 리스트의 값을 그대로 가지고 있다. 이 경우 버그를 찾기 쉽지 않다.

인수로 받은 객체를 메서드가 변경할 것이라는 의도가 명백하지 않은 클래스에서 인수 객체에 별명을 붙이는 작업에 주의할 필요가 있다. 불명확할 때는 사본을 만들어라.

del과 가비지 컬렉션

del은 실제 객체를 지우지 않고, 이름만 제거한다. 참조 카운트가 0이 되면 가비지 컬렉트된다. 기본적으로 참조 카운트를 세면서 0이 되면 특별 메소드가 호출되지만, 상호 참조되어 카운트가 0이 될 수 없지만 그 외 코드에서 사용되지 않는 경우에도 세대별 가비지 컬렉션 알고리즘(generational garbage collection algorithm)을 이용해서 제거한다.

__del__()이라는 특별 메소드가 있지만, 제대로 구현하기 매우 어렵다. 건드리지 않는 것이 좋다.

__del__()의 적절한 사용과 부적절한 사용은 제시 지류 데이비스의 “PyPy, 가비지 컬렉션, 데드락“를 참조하자.

weakref.finalize()를 사용해서 객체가 소멸될 때 콜백 함수를 지정할 수 있다.

약한 참조

약한 참조는 객체 참조 카운트에 영향을 주지 않는 참조형태이며, 캐시 애플리케이션에 유용하게 사용된다.

콘솔 세션에서는 출력결과가 _ 변수에 자동할당된다. 이 때문에 생각치 않은 참조를 만들어내기도 한다.

weakref.ref클래스는 고급 사용자를 위한 저수준 인터페이스이며, 일반 사용자는 weakref 컬렉션과 finalize()를 이용하는 것이 좋다.

WeakValueDictionary는 일반적으로 캐시를 구현할 때 사용된다.

for루프에서 사용한 변수는 for 루프에서 스코프가 한정되지 않고, 전역 변수가 된다. 명시적으로 제거하기 전까지는 사라지지 않는다.

list와 dict는 약한 참조 대상이 될 수 없으나, 이를 상속받은 새로운 클래스는 약한 참조가 될 수 있다. int와 tuple은 상속클래스를 이용하더라도 약한 참조를 할 수 없다.

파이썬의 특이한 불변형 처리법

문자열 리터럴을 공유하는 최적화 기법을 인터닝(interning)이라고 한다. 구현체의 특징이므로, 문서화되어있지 않고, 사용자가 여기에 의지해서도 안된다.

읽을거리

• “Core Python” 저자인 웨슬리 천의 Python 103: 메모리 모델과 모범 사례, EuroPython 2011 발표영상
• 더그 헬먼의 금주의 파이썬 모듈: 이 블로그는 “The Python Standard Library by Example”이라는 책이 되었다.
  • 그의 글 중 ‘copy: Duplicate Objects‘와 ‘weakref: Garbage-Collectable References to Objects‘를 참고하자.

파이썬의 가비지 컬렉션은 선택적이다. 구현체에 따라서 다르게 동작한다.

자바에서는 ==이 정체성을 비교하기 때문에, 항상 equals() 메서드를 염두해야 한다. 하지만 파이썬에서는 ==를 제대로 오버라이드해서 정상적으로 값을 비교한다. 정체성을 비교하기 위해서는 is 키워드를 이용한다.