[Rejected] PEP 416 - Add a frozendict builtin type

원문 링크: PEP 416 - Add a frozendict builtin type

상태: Rejected 유형: Standards Track 작성일: 29-Feb-2012

파이썬 PEP 416: frozendict 내장 타입 추가 제안 (거부됨)

개요

이 문서는 PEP (Python Enhancement Proposal) 416의 내용을 한국어 사용자가 이해하기 쉽도록 번역하고 정리한 것입니다. PEP 416은 frozendict라는 새로운 내장 타입을 Python에 추가할 것을 제안했으나, 최종적으로 거부되었습니다.

목차

  • 거부 공지 (Rejection Notice)
  • 요약 (Abstract)
  • 제안 배경 (Rationale)
  • 제약 조건 (Constraints)
  • 구현 (Implementation)
  • 해시 가능한 dict 레시피 (Recipe: hashable dict)
  • 반대 의견 (Objections)
  • 대안: dictproxy (Alternative: dictproxy)
  • 기존 구현 사례 (Existing implementations)
  • 링크 (Links)
  • 저작권 (Copyright)

거부 공지 (Rejection Notice)

PEP 416은 다음을 포함한 여러 이유로 인해 거부되었습니다.

  • 사용률 저조: Raymond Hettinger에 따르면, frozendict의 사용률은 낮습니다. 사용하는 경우에도 frozendict를 전역 또는 클래스 수준 “상수”를 선언하는 것과 같은 힌트로 사용하는 경향이 있었습니다. 이는 이름에 여전히 재할당할 수 있기 때문에 진정으로 변경 불가능하지 않습니다.
  • 가변 기본값 문제에 대한 기존 해결책: 가변 기본값 인자(mutable default arguments) 문제를 피하기 위한 기존의 관용적인 방법들이 있습니다.
  • 최적화 불확실성: PyPy에서 frozendict를 사용하여 코드를 최적화할 수 있을지는 불확실하며, 다른 많은 것들이 먼저 변경되어야 할 것입니다. 일반적인 컴파일 시간 조회(compile-time lookups)의 경우도 마찬가지입니다.
  • 다중 스레드/프로세스: 여러 스레드는 공유 dict를 변경하지 않기로 약속할 수 있으며, 강제할 큰 필요가 없습니다. 여러 프로세스는 dict를 공유할 수 없습니다.
  • 보안 샌드박스: 제한된 범위라도 Python으로 작성된 보안 샌드박스를 추가하는 것은, 샌드박스가 실제로 안전하다는 것을 증명하기 어려운 내재된 어려움 때문에 많은 사람들이 반대합니다. 이러한 이유로 표준 라이브러리(stdlib)에 곧 추가될 예정이 없으므로, 이 사용 사례는 PEP의 범위에서 벗어납니다.

하지만, 기존의 읽기 전용 dict 프록시를 내장 타입으로 노출하는 것은 좋은 아이디어로 받아들여졌습니다. (생성자 호출을 허용하도록 변경해야 할 것입니다.)

업데이트 (2012-04-15): 새로운 MappingProxyType 타입이 Python 3.3의 types 모듈에 추가되었습니다.

요약 (Abstract)

새로운 frozendict 내장 타입을 추가하는 것을 제안합니다.

제안 배경 (Rationale)

frozendict는 읽기 전용 매핑(read-only mapping)입니다. 즉, 키를 추가하거나 제거할 수 없으며, 키는 항상 동일한 값에 매핑됩니다. 하지만 frozendict의 값은 해시 가능하지 않을 수 있습니다. frozendict는 모든 값이 해시 가능할 때만 해시 가능합니다.

사용 사례:

  • 기본 설정과 같은 변경 불가능한 전역 변수(immutable global variable)로 사용합니다.
  • 함수 매개변수의 기본값으로 사용하여 가변 기본 인자(mutable default arguments) 문제를 피합니다.
  • 캐시를 구현합니다. frozendict는 함수 키워드를 저장하는 데 사용될 수 있습니다.
  • 매핑의 키 또는 집합(set)의 멤버로 frozendict를 사용할 수 있습니다.
  • 여러 스레드나 프로세스에 의해 frozendict가 공유될 때, 특히 해시 가능한 frozendict의 경우 잠금(lock)이 필요 없게 합니다. 이는 코루틴(제너레이터 + 그린렛)이 전역 상태를 수정하는 것을 금지하는 데도 도움이 될 것입니다.
  • frozendict 조회(lookup)는 매핑이 읽기 전용이므로 런타임 대신 컴파일 시간에 수행될 수 있습니다.
  • frozendict는 디버그 빌드(debug build)에 특정한 코드와 같이 조건부 코드를 컴파일 시점에 제거하기 위한 전처리기(preprocessor) 대신 사용될 수 있습니다.
  • frozendict는 보안 모듈을 위한 읽기 전용 객체 프록시(read-only object proxies)를 구현하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, __builtins__ 매핑 또는 type.__dict__에 frozendict 타입을 사용하는 것이 가능했을 것입니다. 이는 frozendict가 PyDict C API와 호환되기 때문입니다.
  • frozendict는 일부 경우에 읽기 전용 프록시의 필요성을 피하게 합니다. frozendict에서 항목을 가져오는 것은 빠른 조회인 반면, 프록시는 함수 호출을 요구하므로 frozendict가 프록시보다 빠릅니다.

제약 조건 (Constraints)

  • frozendict는 Mapping 추상 기본 클래스를 구현해야 합니다.
  • frozendict의 키와 값은 순서가 정해지지 않을 수 있습니다.
  • frozendict는 모든 키와 값이 해시 가능할 때 해시 가능합니다.
  • frozendict의 해시 값은 항목 생성 순서에 의존하지 않습니다.

구현 (Implementation)

  • PyDictObject를 기반으로 PyFrozenDictObject 구조체를 추가하며, 추가적으로 “Py_hash_t hash;” 필드를 가집니다.
  • frozendict.__hash__()는 hash(frozenset(self.items()))를 사용하여 구현되며, 결과를 개인 해시 속성(private hash attribute)에 캐시합니다.
  • frozendict를 collections.abc.Mapping으로 등록합니다.
  • frozendict는 PyDict_GetItem()과 함께 사용될 수 있지만, PyDict_SetItem() 및 PyDict_DelItem()은 TypeError를 발생시킵니다.

해시 가능한 dict 레시피 (Recipe: hashable dict)

frozendict가 해시 가능하도록 보장하려면, frozendict를 생성하기 전에 값을 확인할 수 있습니다.

import itertools

def hashabledict(*args, **kw):
    # 모든 값이 해시 가능한지 확인
    for key, value in itertools.chain(args, kw.items()):
        if isinstance(value, (int, str, bytes, float, frozenset, complex)):
            # 해시 가능한 것으로 알려진 내장 타입의 경우 해시 계산을 피함 (느릴 수 있음)
            continue
        hash(value) # 키는 이미 frozendict가 확인하므로 검사하지 않음
    return frozendict.__new__(cls, *args, **kw)

반대 의견 (Objections)

  • namedtuple이 frozendict의 요구사항을 충족할 수 있다?
    • namedtuple은 매핑이 아니며, Mapping 추상 기본 클래스를 구현하지 않습니다.
  • frozendict는 “디스크립터(descriptors)”를 사용하여 Python으로 구현될 수 있고, “실질적으로 상수(practically constant)”이기만 하면 된다?
    • frozendict가 Python을 강화(보안 목적)하는 데 사용된다면, C로 구현되어야 합니다. C로 구현된 타입이 더 빠릅니다.
  • PEP 351이 거부되었다?
    • PEP 351은 객체를 “고정(freeze)”하려고 시도하며, 따라서 가변 객체를 변경 불가능한 객체(다른 타입을 사용하여)로 변환할 수 있습니다. frozendict는 아무것도 변환하지 않습니다. 만약 값이 해시 가능하지 않다면 hash(frozendict)는 TypeError를 발생시킵니다. 객체를 고정하는 것은 이 PEP의 목적이 아닙니다.

대안: dictproxy (Alternative: dictproxy)

Python에는 type.__dict__ 게터 디스크립터(getter descriptor)에 의해 사용되는 내장 dictproxy 타입이 있습니다. 이 타입은 공개되지 않습니다. dictproxy는 딕셔너리의 읽기 전용 뷰(read-only view)이지만, 읽기 전용 매핑은 아닙니다. 딕셔너리가 수정되면 dictproxy도 수정됩니다.

dictproxy는 ctypes와 Python C API를 사용하여 사용할 수 있습니다. 예를 들어, Ikkei Shimomura의 “make dictproxy object via ctypes.pythonapi and type() (Python recipe 576540)”를 참조하세요. 이 레시피에는 dictproxy가 “가변(mutable)”인지 확인하는 테스트가 포함되어 있습니다.

그러나 dictproxy는 그 가변성(mutable property)이 문제가 되지 않는 일부 경우에 딕셔너리 복사를 피하기 위해 유용할 수 있습니다.

기존 구현 사례 (Existing implementations)

화이트리스트(Whitelist) 접근 방식:

  • Aristotelis Mikropoulos의 “Implementing an Immutable Dictionary (Python recipe 498072)”. frozendict와 유사하지만 완전히 읽기 전용은 아닙니다. 개인 내부 dict에 접근할 수 있습니다. __hash__를 구현하지 않으며, __init__()를 다시 호출하여 매핑을 수정할 수 있는 구현 문제가 있습니다.
  • PyWebmail의 ImmutableDict 타입 (webmail.utils.ImmutableDict). 키와 값이 해시 가능하면 해시 가능합니다. 완전히 읽기 전용은 아닙니다. 내부 dict는 공개 속성입니다.
  • remember 프로젝트의 remember.dicts.FrozenDict. 캐시를 구현하는 데 사용됩니다. FrozenDict는 함수 콜백을 저장하는 데 사용됩니다. FrozenDict는 해시 가능할 수 있습니다. 딕셔너리를 복사하지 않고 dict로부터 FrozenDict를 생성하는 supply_dict() 클래스 메서드를 가지고 있습니다. __init__()를 호출하여 매핑을 수정할 수 있고, 해시 값이 항목 생성 순서에 따라 달라질 수 있는 구현 문제가 있습니다. 매핑은 완전히 읽기 전용이 아니며, 내부 dict는 Python에서 접근 가능합니다.

블랙리스트(Blacklist) 접근 방식: dict를 상속하고 쓰기 메서드를 오버라이드하여 예외를 발생시키는 방식. 완전히 읽기 전용은 아니며, 여전히 그러한 “고정된 딕셔너리”에 dict 메서드를 호출하여 수정할 수 있습니다.

  • brownie: brownie.datastructures.ImmutableDict. 키와 값이 해시 가능하면 해시 가능합니다.
  • werkzeug 프로젝트도 동일한 코드를 가집니다: werkzeug.datastructures.ImmutableDict. ImmutableDict는 전역 상수(설정 옵션)에 사용됩니다. Flask 프로젝트는 werkzeug의 ImmutableDict를 기본 설정에 사용합니다.
  • SQLAlchemy 프로젝트: sqlalchemy.util.immutabledict. 해시 가능하지 않으며, union()이라는 추가 메서드를 가집니다. immutabledict는 매핑을 기대하는 일부 함수의 매개변수 기본값으로 사용됩니다. 예: SqlSoup.map()의 mapper_args=immutabledict().
  • Oren Tirosh의 “Frozen dictionaries (Python recipe 414283)”. 키와 값이 해시 가능하면 해시 가능합니다. 다음 프로젝트에 포함되어 있습니다:
    • lingospot: frozendict/frozendict.py
    • factor-graphics: python/fglib/util_ext_frozendict.py의 frozendict 타입
  • George Sakkis가 작성한 gsakkis-utils 프로젝트에는 frozendict 타입이 포함되어 있습니다: datastructs.frozendict.
  • characters: scripts/python/frozendict.py. 해시 가능합니다. __init__()는 __init__을 None으로 설정합니다.
  • 이전 NLTK (1.x): nltk.util.frozendict. 키와 값은 해시 가능해야 합니다. __init__()는 매핑을 수정하기 위해 두 번 호출될 수 있습니다. frozendict는 객체를 “고정”하는 데 사용됩니다.

해시 가능한 dict: dict를 상속하고 __hash__ 메서드만 추가하는 방식.

  • pypy.rpython.lltypesystem.lltype.frozendict. 해시 가능하지만 매핑의 수정을 거부하지는 않습니다.
  • factor-graphics: python/fglib/util_ext_frozendict.py의 hashabledict 타입.
  • Issue #14162: PEP 416: Add a builtin frozendict type
  • PEP 412: Key-Sharing Dictionary (issue #13903)
  • PEP 351: The freeze protocol
  • The case for immutable dictionaries; and the central misunderstanding of PEP 351
  • make dictproxy object via ctypes.pythonapi and type() (Python recipe 576540) by Ikkei Shimomura.
  • C 확장을 사용하여 읽기 전용 객체 프록시를 구현하는 Python 보안 모듈:
    • pysandbox
    • mxProxy
    • zope.proxy
    • zope.security

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