[Final] PEP 208 - Reworking the Coercion Model

September 26, 2025

원문 링크: PEP 208 - Reworking the Coercion Model

상태: Final 유형: Standards Track 작성일: 04-Dec-2000

PEP 208 – Coercion 모델 재작업 (Reworking the Coercion Model)

개요 (Abstract)

많은 Python 타입은 숫자 연산(numeric operations)을 구현합니다. 숫자 연산의 인자들이 서로 다른 타입일 경우, 인터프리터는 인자들을 공통 타입으로 coercion(강제 변환)하려고 시도합니다. 그런 다음 이 공통 타입을 사용하여 숫자 연산을 수행합니다.

이 PEP는 타입의 숫자 연산에 대한 인자들이 강제 변환되지 않아야 함을 나타내는 새로운 타입 플래그를 제안합니다. 제공된 타입을 지원하지 않는 연산은 새로운 싱글턴 객체를 반환하여 이를 나타냅니다. 이 타입 플래그를 설정하지 않는 타입은 이전 버전과의 호환성을 유지하는 방식으로 처리됩니다.

연산이 서로 다른 타입을 직접 처리하도록 허용하는 것은 인터프리터가 강제 변환을 수행하는 것보다 종종 더 간단하고, 유연하며, 빠릅니다.

도입 배경 (Rationale)

숫자 또는 관련 연산을 구현할 때, 단일 타입 피연산자(operand) 간의 연산(예: 정수 + 정수)뿐만 아니라, 연산의 개념을 다른 타입 조합(예: 정수 + float)으로 일반화하는 것이 바람직한 경우가 많습니다.

이러한 혼합 타입 상황에 대한 일반적인 접근 방식은 피연산자를 공통 타입으로 “끌어올린(lifting)” 다음(즉, coercion을 통해), 해당 타입의 피연산자 메서드를 실행 메커니즘으로 사용하는 것입니다. 그러나 이 전략에는 몇 가지 단점이 있습니다.

“끌어올리는(lifting)” 과정은 최소한 하나의 새로운 (임시) 피연산자 객체를 생성합니다.
coercion 메서드가 다음에 수행될 연산에 대해 알 수 없으므로, 연산별 coercion을 구현하는 것이 불가능합니다.
공통 타입을 사용할 수 없는 상황을 우아하게 해결할 방법이 없습니다.
coercion 메서드는 연산 메서드 자체보다 항상 먼저 호출되어야 합니다.

이러한 단점들은 이 기능을 필요로 하는 타입의 구현을 불가능하지는 않더라도 매우 번거롭게 만들므로, 이 상황에 대한 해결책이 분명히 필요합니다. 예를 들어, 절대적인 값인 DateTime과 상대적인 값인 DateTimeDelta 타입을 살펴보십시오. 상대적인 값을 절대적인 값에 항상 더하여 새로운 절대적인 값을 얻을 수 있습니다. 그러나 기존 coercion 메커니즘이 이 연산을 구현하는 데 사용할 수 있는 공통 타입은 없습니다.

현재 PyInstance 타입은 숫자 메서드에 다른 타입의 인자가 전달된다는 점에서 인터프리터에 의해 특별히 처리됩니다. 이 특별한 경우를 제거하면 인터프리터가 단순화되고 다른 타입이 인스턴스 타입처럼 동작하는 숫자 메서드를 구현할 수 있게 됩니다. 이는 ExtensionClass와 같은 확장 타입에 특히 유용합니다.

명세 (Specification)

중앙 집중식 coercion 메서드를 사용하는 대신, 서로 다른 피연산자 타입을 처리하는 과정은 단순히 연산 자체에 맡겨집니다. 연산이 주어진 피연산자 타입 조합을 처리할 수 없다고 판단하면, 특별한 싱글턴 객체를 반환하여 이를 나타낼 수 있습니다.

Python으로 작성된 “숫자”(숫자 프로토콜 또는 그 일부를 구현하는 모든 것)는 이미 이 전략의 첫 부분을 사용하고 있다는 점에 유의해야 합니다. 여기서 우리는 C 레벨 API에 초점을 맞춥니다.

거의 100%의 하위 호환성을 유지하기 위해, 새로운 전략에 대해 전혀 모르는 숫자(old style numbers)가 새로운 스키마를 기대하는 숫자(new style numbers)와 마찬가지로 잘 작동하도록 매우 주의해야 합니다. 또한, 바이너리 호환성(binary compatibility)은 필수적이며, 이는 숫자가 새로운 스타일 연산의 가용성을 나타내는 경우에만 인터프리터가 새로운 스타일 연산에 접근하고 사용할 수 있음을 의미합니다.

새로운 스타일 숫자(new style number)는 Py_TPFLAGS_CHECKTYPES 타입 플래그를 설정한 경우에만 인터프리터에 의해 그렇게 간주됩니다. old style number와 new style number의 주요 차이점은 숫자 슬롯 함수가 더 이상 동일한 타입의 인자를 전달받는다고 가정할 수 없다는 것입니다. new style slots는 모든 인자의 적절한 타입을 확인하고 필요한 변환을 직접 구현해야 합니다. 이는 타입 구현자에게 더 많은 작업을 유발하는 것처럼 보일 수 있지만, 실제로는 old style coercion slot과 동일한 종류의 루틴을 작성하는 것보다 더 어렵지 않습니다.

new style slot이 전달된 인자 타입 조합을 처리할 수 없다고 판단하면, 호출자에게 특별한 싱글턴인 Py_NotImplemented의 새 참조를 반환할 수 있습니다. 이렇게 하면 호출자는 특정 타입 조합에 대한 연산을 구현하는 슬롯을 찾을 때까지 다른 피연산자의 연산 슬롯을 시도하게 됩니다. 가능한 슬롯 중 어느 것도 성공하지 못하면 TypeError가 발생합니다.

구현을 이해하기 쉽게 만들기 위해 (전체 주제가 충분히 난해하기 때문에), 숫자 연산 처리에는 새로운 계층이 도입됩니다. 이 계층은 old style 및 new style 숫자의 가능한 모든 조합을 다룰 때 고려해야 할 모든 다른 경우를 처리합니다. 이는 binary_op() 및 ternary_op()라는 두 개의 정적 함수에 의해 구현되며, 이들은 Objects/abstract.c의 함수만 접근할 수 있는 내부 함수입니다. 숫자 API (PyNumber_*)는 이 새로운 계층에 쉽게 적응할 수 있습니다.

부가적으로 모든 숫자 슬롯은 NULL 검사를 할 수 있습니다(이것은 어쨌든 해야 하는 작업이므로 추가 기능에 대한 비용은 없습니다).

이 계층이 이진 연산(binary operation)을 실행하는 데 사용하는 스키마는 다음과 같습니다.

`v`	`w`	취해진 조치 (`Action taken`)
`new`	`new`	`v.op(v,w)`, `w.op(v,w)`
`new`	`old`	`v.op(v,w)`, `coerce(v,w)`, `v.op(v,w)`
`old`	`new`	`w.op(v,w)`, `coerce(v,w)`, `v.op(v,w)`
`old`	`old`	`coerce(v,w)`, `v.op(v,w)`

표시된 조치 시퀀스는 연산이 성공하여 유효한 결과(!= Py_NotImplemented)가 반환되거나 예외가 발생할 때까지 왼쪽에서 오른쪽으로 실행됩니다. 예외는 호출 함수에 있는 그대로 반환됩니다. 슬롯이 Py_NotImplemented를 반환하면 시퀀스의 다음 항목이 실행됩니다.

coerce(v,w)는 PyNumber_Coerce() 호출을 통해 old style nb_coerce 슬롯 메서드를 사용합니다.

삼항 연산(ternary operations)은 몇 가지 더 많은 경우를 처리해야 합니다.

`v`	`w`	`z`	취해진 조치 (`Action taken`)
`new`	`new`	`new`	`v.op(v,w,z)`, `w.op(v,w,z)`, `z.op(v,w,z)`
`new`	`old`	`new`	`v.op(v,w,z)`, `z.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`old`	`new`	`new`	`w.op(v,w,z)`, `z.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`old`	`old`	`new`	`z.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`new`	`new`	`old`	`v.op(v,w,z)`, `w.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`new`	`old`	`old`	`v.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`old`	`new`	`old`	`w.op(v,w,z)`, `coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`
`old`	`old`	`old`	`coerce(v,w,z)`, `v.op(v,w,z)`

위에 언급된 것과 동일한 내용이며, 단 coerce(v,w,z)는 실제로는 다음을 수행합니다.

if z != Py_None:
    coerce(v,w), coerce(v,z), coerce(w,z)
else: # treat z as absent variable
    coerce(v,w)

현재 구현은 이미 이 스키마를 사용합니다(삼항 슬롯은 nb_pow(a,b,c) 하나만 있습니다).

숫자 프로토콜은 시퀀스 연결(sequence concatenation)과 같은 다른 관련 작업에도 사용됩니다. 이러한 작업도 새로운 메커니즘을 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 문자열 연결을 살펴보겠습니다. 현재는 string + string만 가능합니다. 새로운 메커니즘을 사용하면 새로운 문자열과 유사한 타입이 new_type + string 및 string + new_type을 구현할 수 있으며, 이때 문자열은 new_type에 대해 아무것도 모르는 경우에도 가능합니다.

비교 연산 또한 coercion에 의존하므로 (정수와 float를 비교할 때마다 정수는 먼저 float로 변환된 다음 비교됩니다), 숫자 비교를 처리하기 위한 새로운 슬롯이 필요합니다.

PyObject *nb_cmp(PyObject *v, PyObject *w)

이 슬롯은 두 객체를 비교하고 결과를 나타내는 정수 객체를 반환해야 합니다. 현재, 이 결과 정수는 -1, 0, 1만 가능합니다. 슬롯이 타입 조합을 처리할 수 없는 경우, Py_NotImplemented에 대한 참조를 반환할 수 있습니다.

숫자 비교는 새로운 숫자 프로토콜 API에 의해 처리됩니다.

PyObject *PyNumber_Compare(PyObject *v, PyObject *w)

이 함수는 두 객체를 “숫자”로 비교하고 결과를 나타내는 정수 객체를 반환합니다. 현재 이 결과 정수는 -1, 0, 1만 가능합니다. 주어진 객체에 의해 연산을 처리할 수 없는 경우 TypeError가 발생합니다.

PyObject_Compare() API는 이 새로운 API를 사용하도록 적절히 조정되어야 합니다.

다른 변경 사항으로는 일부 내장 함수(예: cmp())를 이 API를 사용하도록 조정하는 것이 포함됩니다. 또한 PyNumber_CoerceEx()는 nb_coerce 슬롯을 호출하기 전에 new style numbers를 확인해야 합니다. new style numbers는 coercion slot을 제공하지 않으므로 명시적으로 coerce될 수 없습니다.

참조 구현 (Reference Implementation)

Python의 CVS 버전에 대한 예비 패치는 Source Forge 패치 관리자를 통해 사용할 수 있습니다.

공헌 (Credits)

이 PEP와 패치는 Marc-André Lemburg의 작업에 크게 기반을 두고 있습니다.

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