[Final] PEP 203 - Augmented Assignments

원문 링크: PEP 203 - Augmented Assignments

상태: Final 유형: Standards Track 작성일: 13-Jul-2000

PEP 203: 증강 할당 (Augmented Assignments)

  • 작성자: Thomas Wouters
  • 상태: Final (최종)
  • 유형: Standards Track
  • 생성일: 2000년 7월 13일
  • Python 버전: 2.0

서론

PEP 203은 Python 2.0에 도입될 증강 할당(augmented assignment) 연산자에 대한 제안을 다룹니다. 이 문서는 해당 기능의 상태와 소유권을 추적하며, 기능에 대한 설명과 이를 지원하기 위해 필요한 변경 사항을 설명합니다. 또한, 메일링 리스트 포럼에서 진행된 논의를 요약하고 추가 정보가 필요한 경우 URL을 제공합니다.

제안된 의미론 (Proposed Semantics)

증강 할당은 +=, -=, *=, /=, %=, **=, <<=, >>=, &=, ^=, |=와 같은 새로운 연산자를 도입합니다. 이 연산자들은 일반적인 이항(binary) 연산자와 동일하게 작동하지만, 좌변 객체가 이를 지원하는 경우 제자리(in-place)에서 연산을 수행하며, 좌변은 한 번만 평가됩니다.

x += y와 같은 표현식에서, 객체 x가 로드된 후 y가 x에 더해지고, 그 결과 객체가 원래 위치에 다시 저장됩니다. 두 인수에 대한 정확한 동작은 x의 타입과 y의 타입에 따라 달라집니다.

Python에서 증강 할당의 핵심 아이디어는 단순히 이항 연산의 결과를 좌변 피연산자에 저장하는 일반적인 방식을 더 쉽게 작성하는 것을 넘어, 좌변 피연산자가 자체적으로 수정되어야 함을 인지하고 수정된 복사본을 생성하는 대신 자체적으로 연산하도록 하는 것입니다.

이를 가능하게 하기 위해, Python 클래스 및 C 확장 타입에 여러 새로운 훅(hook)이 추가되었습니다. 이 훅들은 해당 객체가 증강 할당 연산의 좌변으로 사용될 때 호출됩니다. 클래스나 타입이 in-place 훅을 구현하지 않으면, 해당 이항 연산에 대한 일반 훅이 사용됩니다.

예를 들어, x라는 인스턴스 객체에 대해 x += y 표현식은 x.__iadd__(y)를 호출하려고 시도합니다. 이는 __add__의 in-place 변형입니다. 만약 __iadd__가 없으면 x.__add__(y)가 시도되고, __add__도 없으면 y.__radd__(x)가 시도됩니다. __iadd__에는 우변(right-hand-side) 변형이 없습니다. __iadd__ 훅은 __add__와 유사하게 동작해야 하며, x 변수에 할당될 연산의 결과(자신일 수도 있음)를 반환해야 합니다.

C 확장 타입의 경우, 훅은 PyNumberMethods 및 PySequenceMethods 구조체의 멤버입니다. 일반적인 x <augop> y의 경우, 주 연산 대상 객체는 x입니다. In-place 연산은 in-place 수정이 지원되지 않을 때 일반 이항 연산으로 대체됩니다.

도입 배경 (Rationale)

이 기능을 Python에 추가하는 주요 이유는 표현의 간결성(simplicity of expression)과 in-place 연산(in-place operations) 지원이라는 두 가지입니다. 궁극적인 결과는 구문(syntax)의 간결성과 표현의 간결성 사이의 절충점입니다. 증강 할당은 이전에 불가능했던 것을 추가하는 것이 아니라, 이러한 작업을 더 쉽게 만듭니다.

증강 할당을 추가하면 Python의 구문이 더 복잡해집니다. 그러나 이러한 새로운 할당 형식은 할당과 이항 연산 간의 결합으로 이해하기 쉽고, 이해하는 데 큰 개념적 도약이 필요하지 않습니다. 또한, 증강 할당을 가진 다른 언어들이 이 기능이 인기 있고 많이 사용된다는 것을 보여주었습니다.

<x> = <x> <operator> <y> 형태의 표현식은 이러한 언어에서 추가 구문을 사용할 가치가 있을 만큼 충분히 흔하며, Python에서도 이러한 표현식이 적지 않습니다. 특히 Python에서는 이항 연산자로 리스트를 연결할 수 있어 자주 사용됩니다. 이러한 표현식을 <x> <operator>= <y>로 작성하는 것이 더 읽기 쉽고 오류 발생 가능성이 적습니다.

새로운 in-place 연산은 특히 행렬 계산 및 대규모 객체를 필요로 하는 다른 응용 프로그램에 유용합니다. 이러한 패키지들은 현재의 이항 연산이 항상 새 객체를 생성하므로, 기존의 (대규모) 객체에 단일 항목을 추가하는 것이 전체 객체를 복사하고 (메모리 부족을 유발할 수 있음) 단일 항목을 추가한 다음, 참조 횟수에 따라 원본 객체를 삭제하는 결과를 초래할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 현재 패키지들은 객체를 in-place로 수정하기 위해 메서드나 함수를 사용해야 하는데, 이는 증강 할당 표현식보다 가독성이 떨어집니다. 증강 할당은 이 모든 문제를 해결하지는 못하겠지만, 시작점입니다.

새로운 메서드 (New Methods)

제안된 구현은 Python 클래스가 증강 할당 연산자를 오버로드(overload)하기 위해 구현할 수 있는 11가지 훅을 추가합니다. 이들은 다음과 같습니다:

  • __iadd__ (in-place addition)
  • __isub__ (in-place subtraction)
  • __imul__ (in-place multiplication)
  • __idiv__ (in-place division)
  • __imod__ (in-place modulo)
  • __ipow__ (in-place power)
  • __ilshift__ (in-place left shift)
  • __irshift__ (in-place right shift)
  • __iand__ (in-place bitwise AND)
  • __ixor__ (in-place bitwise XOR)
  • __ior__ (in-place bitwise OR)

__iadd__에서 ‘i’는 ‘in-place’를 의미합니다.

C 확장 타입의 경우, PyNumberMethods에 nb_inplace_* 멤버가, PySequenceMethods에는 sq_inplace_concat 및 sq_inplace_repeat 멤버가 추가됩니다. 바이너리 호환성(binary compatibility)을 유지하기 위해 tp_flags TypeObject 멤버는 이 슬롯에 할당된 공간이 있는지 확인하는 데 사용됩니다.

구현 (Implementation)

증강 할당의 현재 구현은 앞서 언급된 메서드와 슬롯 외에 13개의 새로운 바이트코드(bytecodes)와 13개의 새로운 API 함수를 추가합니다.

새로운 API 함수는 기존 이항 연산 API 함수의 in-place 버전입니다:

  • PyNumber_InPlaceAdd
  • PyNumber_InPlaceSubtract
  • PyNumber_InPlaceMultiply
  • PyNumber_InPlaceDivide
  • PyNumber_InPlaceRemainder
  • PyNumber_InPlacePower
  • PyNumber_InPlaceLshift
  • PyNumber_InPlaceRshift
  • PyNumber_InPlaceAnd
  • PyNumber_InPlaceXor
  • PyNumber_InPlaceOr
  • PySequence_InPlaceConcat
  • PySequence_InPlaceRepeat

이 함수들은 Python 클래스 훅(객체가 Python 클래스 인스턴스인 경우) 또는 C 타입의 숫자(number) 또는 시퀀스(sequence) 메서드를 호출합니다.

새로운 바이트코드는 다음과 같습니다:

  • INPLACE_ADD, INPLACE_SUBTRACT, INPLACE_MULTIPLY, INPLACE_DIVIDE, INPLACE_REMAINDER, INPLACE_POWER, INPLACE_LEFTSHIFT, INPLACE_RIGHTSHIFT, INPLACE_AND, INPLACE_XOR, INPLACE_OR (이들은 BINARY_* 바이트코드의 미러링 버전이며, InPlace API 함수 호출로 구현됩니다.)
  • ROT_FOUR (상위 4개 스택 항목을 회전)
  • DUP_TOPX (상위 N개 항목을 복제)

DUP_TOPX는 편의를 위한 바이트코드이며 필수는 아닙니다.

공개 문제 (Open Issues)

  • PyNumber_InPlace API는 일반 PyNumber API의 부분 집합으로, 증강 할당 구문을 지원하는 데 필요한 함수만 포함합니다. 다른 in-place API 함수가 필요하면 나중에 추가될 수 있습니다.
  • DUP_TOPX 바이트코드는 편의성 바이트코드로, 실제로 필수는 아닙니다. 이 바이트코드가 가치가 있는지 고려해야 합니다.

⚠️ 알림: 이 문서는 AI를 활용하여 번역되었으며, 기술적 정확성을 보장하지 않습니다. 정확한 내용은 반드시 원문을 확인하시기 바랍니다.

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