[Final] PEP 3137 - Immutable Bytes and Mutable Buffer

September 27, 2025

원문 링크: PEP 3137 - Immutable Bytes and Mutable Buffer

상태: Final 유형: Standards Track 작성일: 26-Sep-2007

Python Enhancement Proposal (PEP) 3137은 Python 3.0에서 bytes 타입의 불변성(immutable)과 가변성(mutable)을 명확하게 분리하는 제안입니다. 이 PEP는 초기 Python 3.0a1 버전에서 bytes 타입이 가변(mutable)으로 도입된 이후, 불변 bytes 타입의 필요성이 제기되면서 시작되었습니다.

목표

Python 개발자들이 이 PEP의 제안 내용, 도입 배경, 그리고 실제 Python 사용에 미치는 영향을 명확하게 이해할 수 있도록 돕는 것입니다.

도입 배경 (Introduction)

Python 3.0a1에서 가변(mutable) bytes 타입이 출시된 후, 불변(immutable) bytes를 표현할 방법이 필요하다는 압력이 커졌습니다. 초기에는 PEP 3118의 새로운 버퍼 API를 사용하여 bytes 객체를 일시적으로 불변하게 만드는 패치가 제안되었지만, 이는 적절한 접근 방식이 아니라고 판단되었습니다.

이후, bytes 타입을 불변으로 만들고 테스트 스위트의 오류를 수정하는 패치가 준비되었습니다. 이 작업은 bytes의 가변성에 의존하는 부분이 많지 않다는 것을 보여주었으며, 주로 작은 조각들을 모아 반환 값을 구성하는 코드에서만 가변성이 필요하다는 점이 드러났습니다.

이러한 논의와 array 모듈을 가변 bytes 타입의 대안으로 사용하는 것이 이상적이지 않다는 점을 고려하여, 가변 bytes와 불변 bytes 타입을 모두 가지는 제안이 나왔고, 이는 긍정적인 반응을 얻어 이 PEP의 필요성을 야기했습니다. 구현 전략 또한 명확해졌는데, 기존 PyString 구현에서 로케일 지원 및 암시적 유니코드 변환을 제거하여 불변 bytes 타입으로 사용하고, 새로운 PyBytes 구현을 가변 bytes 타입으로 유지하는 방식입니다.

장점 (Advantages)

불변 bytes 타입의 한 가지 장점은 코드 객체에서 이를 사용할 수 있다는 점입니다.
bytes를 키로 사용하여 효율적인 해시 테이블(hash table)을 생성할 수 있게 하여, HTTP 또는 SMTP와 같이 텍스트를 나타내는 bytes 기반 프로토콜을 파싱할 때 유용할 수 있습니다.
Python 2.x에서 바이너리 데이터(또는 인코딩된 텍스트)를 조작하던 코드를 새로운 디자인으로 포팅하는 것이 초기 3.0 디자인(가변 bytes)을 사용하는 것보다 쉬워집니다. 단순히 str을 bytes로 바꾸고 b'...' 리터럴을 사용하는 것만으로 가능해집니다.

명명 (Naming)

Python 레벨에서 다음과 같은 타입 이름을 제안합니다:

bytes: 불변(immutable) bytes 배열 (PyString에 해당)
bytearray: 가변(mutable) bytes 배열 (PyBytes에 해당)
memoryview: 다른 객체에 대한 bytes 뷰 (PyMemory에 해당)

이전의 buffer 타입은 PEP 3118에서 도입된 새로운 memoryview 타입과 너무 유사하여 중복되므로 제거됩니다.

요약 (Summary)

다양한 Python 버전에서의 타입 이름은 다음과 같이 요약됩니다:

C 이름	2.x repr	3.0a1 repr	3.0a2 repr
`PyUnicode`	`unicode u''`	`str ''`	`str ''`
`PyString`	`str ''`	`str8 s''`	`bytes b''`
`PyBytes`	N/A	`bytes b''`	`bytearray bytearray(b'')`
`PyBuffer`	`buffer`	`buffer`	N/A
`PyMemoryView`	N/A	`memoryview`	`memoryview <...>`

리터럴 표기법 (Literal Notations)

Python 3.0a1에 도입된 b'...' 표기법은 불변 bytes 객체를 반환합니다. 가변 bytes 배열을 생성하려면 bytearray(b'...') 또는 bytearray([...])를 사용합니다. 후자의 형태는 range(256) 범위의 정수 리스트를 인자로 받습니다.

기능 (Functionality)

PEP 3118 버퍼 API (PEP 3118 Buffer API)

bytes와 bytearray 모두 PEP 3118 버퍼 API를 구현합니다.

bytes 타입은 읽기 전용(read-only) 요청만 구현합니다.
bytearray 타입은 쓰기 가능한(writable) 요청 및 데이터 잠금(data-locked) 요청도 허용합니다.
요소 데이터 타입은 항상 'B'(부호 없는 바이트)입니다.

생성자 (Constructors)

bytes와 bytearray 모두에 적용되는 네 가지 형태의 생성자가 있습니다.

bytes(<bytes>), bytes(<bytearray>), bytearray(<bytes>), bytearray(<bytearray>): 간단한 복사 생성자입니다. bytes(<bytes>)는 (불변) 인자를 반환할 수 있지만, bytearray(<bytearray>)는 항상 복사본을 만듭니다.
bytes(<str>, <encoding>[, <errors>]), bytearray(<str>, <encoding>[, <errors>]): 텍스트 문자열을 인코딩합니다. str.encode() 메서드는 불변 bytes 객체를 반환합니다. <encoding> 인자는 필수이며, <errors>는 선택 사항입니다.
bytes(<memory view>), bytearray(<memory view>): PEP 3118 버퍼 API를 구현하는 모든 객체로부터 bytes 또는 bytearray 객체를 생성합니다.
bytes(<iterable of ints>), bytearray(<iterable of ints>): range(256) 범위의 정수 스트림으로부터 bytes 또는 bytearray 객체를 생성합니다.
bytes(<int>), bytearray(<int>): 주어진 길이의 0으로 초기화된 bytes 또는 bytearray 객체를 생성합니다.

비교 (Comparisons)

bytes와 bytearray 타입은 서로 비교 및 정렬이 가능합니다. 예를 들어, b'abc' == bytearray(b'abc') < b'abd'는 참입니다. 두 타입 중 하나를 str 객체와 동등성 비교하면 내용에 관계없이 False를 반환합니다. str과의 정렬 비교는 TypeError를 발생시킵니다.

슬라이싱 (Slicing)

bytes 객체를 슬라이싱하면 bytes 객체가 반환됩니다.
bytearray 객체를 슬라이싱하면 bytearray 객체가 반환됩니다.
bytearray 객체에 대한 슬라이스 할당(slice assignment)은 PEP 3118 버퍼 API를 구현하는 모든 객체 또는 range(256) 범위의 정수 iterable을 허용합니다.

인덱싱 (Indexing)

bytes와 bytearray를 인덱싱하면 작은 정수(small ints)를 반환합니다.
bytearray 객체의 항목에 대한 할당은 range(256) 범위의 정수를 허용합니다. (바이트 시퀀스에서 할당하려면 슬라이스 할당을 사용합니다.)

`Str()` 및 `Repr()`

str() 및 repr() 함수는 이들 객체에 대해 동일한 것을 반환합니다.

bytes 객체의 repr()은 b'...' 스타일의 리터럴을 반환합니다.
bytearray의 repr()은 "bytearray(b'...')" 형태의 문자열을 반환합니다.

연산자 (Operators)

다음 연산자들은 언급된 경우를 제외하고 bytes 및 bytearray 타입에 의해 구현됩니다:

b1 + b2: 연결(concatenation). bytes/bytearray 혼합 피연산자의 경우, 반환 타입은 첫 번째 인자의 타입입니다.
b1 += b2: b1이 bytearray 객체인 경우 b1을 변경합니다.
b * n, n * b: 반복(repetition); n은 정수여야 합니다.
b *= n: b가 bytearray 객체인 경우 b를 변경합니다.
b1 in b2, b1 not in b2: 부분 문자열(substring) 테스트; b1은 PEP 3118 버퍼 API를 구현하는 모든 객체가 될 수 있습니다.
i in b, i not in b: 단일 바이트 멤버십(membership) 테스트; i는 정수여야 합니다.
len(b): 바이트 수.
hash(b): 해시 값; bytes 타입에서만 구현됩니다. % 연산자는 구현되지 않습니다.

메서드 (Methods)

다음 메서드들은 bytes와 bytearray 모두에 유사한 의미론으로 구현됩니다. 이들은 bytes 인자에 대해 PEP 3118 버퍼 API를 구현하는 모든 것을 허용하며, 메서드가 호출된 객체(self)와 동일한 타입을 반환합니다: .capitalize(), .center(), .count(), .decode(), .endswith(), .expandtabs(), .find(), .index(), .isalnum(), .isalpha(), .isdigit(), .islower(), .isspace(), .istitle(), .isupper(), .join(), .ljust(), .lower(), .lstrip(), .partition(), .replace(), .rfind(), .rindex(), .rjust(), .rpartition(), .rsplit(), .rstrip(), .split(), .splitlines(), .startswith(), .strip(), .swapcase(), .title(), .translate(), .upper(), .zfill()

이는 Python 2.x의 str 타입에 있던 메서드들과 정확히 동일한 집합이며, .encode()는 제외됩니다. 서명과 의미론도 동일합니다. 그러나, 문자, 공백, 소문자 등과 같은 문자 클래스가 사용될 때는 ASCII 정의가 사용됩니다. .encode() 메서드는 Python 3000에서 인코딩 및 디코딩에 대한 더 엄격한 정의 때문에 제외됩니다.

또한, 두 타입 모두 16진수 값을 포함하는 문자열로부터 객체를 구성하는 클래스 메서드 .fromhex()를 구현합니다. bytearray 타입은 MutableSequence ABC (PEP 3119 참조)에서 온 다음과 같은 추가 메서드를 구현합니다: .extend(), .insert(), .append(), .reverse(), .pop(), .remove()

`Bytes`와 `Str` 타입 (Bytes and the Str Type)

Python 3.0a1의 bytes 타입과 마찬가지로, bytes(또는 bytearray) 객체와 str 객체를 인코딩을 지정하지 않고 혼합하려는 시도는 TypeError 예외를 발생시킵니다. (그러나, bytes/bytearray와 str 객체의 동등성 비교는 단순히 False를 반환합니다.)

bytes 또는 bytearray 객체와 str 객체 간의 변환은 항상 인코딩을 사용하여 명시적이어야 합니다. 두 가지 동등한 API가 있습니다:

str(b, <encoding>[, <errors>])는 b.decode(<encoding>[, <errors>])와 동일합니다.
bytes(s, <encoding>[, <errors>])는 s.encode(<encoding>[, <errors>])와 동일합니다.

한 가지 예외가 있습니다: str(b)를 작성하여 인코딩을 지정하지 않고 bytes (또는 bytearray)를 str로 변환할 수 있습니다. 이는 repr(b)와 동일한 결과를 생성합니다. 이 예외는 모든 객체가 출력될 수 있다는 일반적인 약속 때문에 필요하며, 출력은 str로의 변환의 특별한 경우입니다. 그러나 bytes 객체를 출력할 때 개별 바이트를 문자로 해석한다는 보장은 없습니다.

str 타입은 현재 PEP 3118 버퍼 API를 구현하고 있습니다. 이는 가끔 편리할 수 있지만, 버퍼 API를 통해 접근되는 바이트가 플랫폼 의존적인 인코딩을 나타내므로 잠재적으로 혼란스러울 수 있습니다. 따라서 PEP 3118 버퍼 API는 str 타입에서 제거될 예정입니다.

`basestring` 타입 (The basestring Type)

basestring 타입은 언어에서 제거될 것입니다. isinstance(x, basestring)를 사용하던 코드는 isinstance(x, str)를 사용하도록 변경되어야 합니다.

피클링 (Pickling)

이 내용은 독자의 연습 문제로 남겨져 있습니다.

이 PEP는 Python 3.0에서 bytes와 bytearray라는 두 가지 별개의 타입을 도입하여, 바이너리 데이터 처리를 더욱 명확하고 안전하게 만들었습니다. 불변 bytes는 해싱 가능한 바이너리 시퀀스에 사용하고, 가변 bytearray는 바이너리 데이터를 조작할 때 사용함으로써 개발자들이 의도에 맞는 타입을 선택할 수 있도록 돕습니다.

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

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