[Rust] 컬렉션(벡터, 스트링, 해쉬맵)

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러스트의 대표적 컬렉션인 벡터, 스트링, 해쉬맵

러스트의 벡터

같은 타입의 값을 메모리 상에 이웃하도록 저장한다.

새 백터 만들기

비어있는 벡터를 생성한다.

값이 아무것도 들어있지 않아 타입을 명시해야 한다.

let v: Vec<i32> = Vec::new();

`vec!` 매크로로 벡터 만들기

초기값을 제공해서 타입을 명시할 필요 없다.

let v = vec![1, 2, 3];

벡터 갱신하기

mut 키워드로 변수를 가변으로 만들어야 값을 추가할 수 있다.

추가되는 데이터에서 타입을 추론하기 때문에 Vec<i32> 명시할 필요 없다.

let mut v = Vec::new();

v.push(5);
v.push(6);
v.push(7);
v.push(8);

벡터의 요소 읽기

인덱스로 T 값을 얻거나 get(인덱스) 메서드로 Option<T> 값을 얻을 수 있다.

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let third: &i32 = &v[2];
let third: Option<&i32> = v.get(2);

벡터의 크기를 벗어나는 인덱스에 직접 접근하면 panic!을 일으킨다.

같은 인덱스를 get() 메서드로 접근하면 None이 반환된다.

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let does_not_exist = &v[100]; // panic!
let does_not_exist = v.get(100); // None

벡터에도 참조자 규칙이 그대로 적용됨

아래 코드는 불변 참조자를 만든 뒤 가변 참조자를 만들려고 해서 에러가 난다.

let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let first = &v[0];

v.push(6);

벡터에 새 요소 추가 시, 저장 공간 부족으로 새로운 메모리 공간에 벡터 요소들을 옮기는 일이 발생할 수 있다.

이 경우 first는 할당 해제된 메모리를 가리키게 되는데, 빌림 규칙으로 이런 상황을 막을 수 있다.

벡터 요소 반복처리

불변 참조자를 얻어서 반복하기

let v = vec![100, 32, 57];
for i in &v {
    println!("{}", i);
}

가변 참조자를 얻어서 각 요소 변경하기

값을 변경하기 전에 역참조 연산자(*)를 사용해서 참조에서 값을 얻어야 한다.

let mut v = vec![100, 32, 57];
for i in &mut v {
    *i += 50;
}

열거형으로 여러 타입 저장하기

열거형 내에 다양한 값이 있어도 모두 같은 타입으로 다뤄진다.

벡터 내에 다양한 타입의 값을 넣고 싶으면 열거형을 사용하면 된다.

enum SpreadsheetCell {
    Int(i32),
    Float(f64),
    Text(String),
}

let row = vec![
    SpreadsheetCell::Int(3),
    SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
    SpreadsheetCell::Float(10.12),
];

각 요소를 저장하기 위해 필요한 힙 메모리 크기를 알기 위해 컴파일 타임에 벡터에 저장할 타입을 알아야 한다.

저장할 타입이 런타임에 정해져서 모른다면 트레잇 객체를 사용한다.

러스트의 스트링

러스트 코어는 스트링 슬라이스인 str만 제공한다.

String 타입은 표준 라이브러리를 통해 제공된다.

`String` 타입의 특성

가변적
소유권
UTF-8 인코딩(어떤 문자라도 포함할 수 있다.)

새로운 스트링 만들기

new 함수로 비어있는 스트링을 생성할 수 있다.

let mut s = String::new();

to_string 메서드로 초기값이 있는 스트링을 만든다.

Display 트레잇이 구현된 타입은 모두 to_string 메서드 사용이 가능하다.

let s = "initial contents".to_string();

String::from 함수로도 스트링 리터럴에서 String을 생성할 수 있다.

let s = String::from("initial contents");

String::from과 .to_string은 기능이 똑같아서 어떤 것을 사용할 지는 개발자 마음이다.

스트링 갱신하기

push_str 메서드로 String을 늘릴 수 있다.

let mut s = String::from("foo");
s.push_str("bar");

push_str 메서드는 파라미터의 소유권을 가져올 필요가 없어서 스트링 슬라이스를 파라미터로 갖는다.

아래 코드에서 s2는 소유권이 보존돼서 오류가 나지 않는다.

let mut s1 = String::from("foo");
let s2 = "bar";
s1.push_str(&s2);
println!("s2 is {}", s2);

push로 문자 하나를 String에 추가할 수 있다.

let mut s = String::from("lo");
s.push('l');

`+`로 스트링 붙이기

+ 연산자로 두 개의 스트링을 조합할 수 있다.

let s1 = String::from("Hello, ");
let s2 = String::from("world!");
let s3 = s1 + &s2; // s1은 이동되어 유효하지 않아짐

+ 연산은 아래 처럼 생긴 add 메서드를 사용하는데 String에 &str을 더하는 형태이다.

fn add(self, s: &str) -> String {

&s2는 &String이지만 역참조 강제에 의해 &str로 강제 변환된다.

&s2가 &s2[..]로 바뀌는 것이다.

add가 s2의 소유권은 가져가지 않지만

&가 없는 self로 s1을 인자로 받아서 s1의 소유권을 가져간다.

`format!` 매크로로 스트링 합치기

format! 매크로는 println!처럼 작동하면서 결과를 스크린에 출력하는 대신 String을 반환한다.

또한, format!은 파라미터의 소유권을 가져가지 않는다.

let s1 = String::from("tic");
let s2 = String::from("tac");
let s3 = String::from("toe");

let s = format!("{}-{}-{}", s1, s2, s3);

스트링을 인덱싱로 접근하기

는 지원되지 않는다.

스트링의 내부적 표현

String은 Vec<u8>을 감싼 것이다.

아래의 len은 4인 반면

let len = String::from("Hola").len();

아래의 len은 12가 아닌 24이다.

let len = String::from("Здравствуйте").len();

각각의 유니코드 스칼라 값이 2바이트 씩 차지하기 때문이다.

바이트, 스칼라 값, 문자소 클러스터(우리가 보는 글자)

“नमस्ते” 이렇게 생긴 힌디어는 18바이트의 Vec<u8>로 저장된다.

[224, 164, 168, 224, 164, 174, 224, 164, 184, 224, 165, 141, 224, 164, 164, 224, 165, 135]

char 타입으로 본다면 이렇다.

['न', 'म', 'स', '्', 'त', 'े']

우리가 보는 글자처럼 문자로 클러스터로 보면 이렇다.

["न", "म", "स्", "ते"]

셋 중에 어떤게 유효한지는 문자열 내용을 모두 알아야 알 수 있다.

그래서 String의 인덱스 연산이 O(1) 성능이 보장되지 않는다.

스트링 슬라이스할 때는 조심

스트링 슬라이스를 만들 때는 스트링 인덱스로 접근하는 것과 같은 연산을 하면 안 된다.

아래는 괜찮은데

let hello = "Здравствуйте";

let s = &hello[0..4];

아래와 같이 하면 인덱스로 접근하는 것과 같아서 런타임에 패닉이 발생한다.

&hello[0..1]

스트링 요소 접근

1. 캐릭터로 반복하기(`.chars()`)

for c in "नमस्ते".chars() {
    println!("{}", c);
}

2. 바이트로 반복하기(`.bytes()`)

for b in "नमस्ते".bytes() {
    println!("{}", b);
}

3. 문자소 클러스터로 반복하기

방법이 복잡해서 라이브러리를 가져다 쓴다.

스트링이 복잡한 만큼 사용하기 까다롭다.

러스트가 다루기 까다로운데 본성이 복잡한 스트링은 러스트 내에서 다루기 더 까다롭다.

하지만, 까다로움 덕분에 개발 후반에 스트링 관련 에러를 마주할 일을 막을 수 있다.

러스트의 해쉬맵

키 타입 K에 값 타입 V를 매핑한 해쉬맵 타입 HashMap<K, V>

JS의 오브젝트, 맵, 파이썬의 딕셔너리와 같다.

벡터처럼 인덱스 사용하기 보단 임의 타입의 키로 데이터를 찾을 때 유용하다.

`new`로 해쉬맵 생성하기

해쉬맵의 new 함수로 생성하고 insert로 요소를 추가한다.

해쉬맵이 다른 컬렉션보다 잘 사용되는 편이 아니라 prelue에 불러져 있지 않아서, 표준 라이브러리에서 가져와야 한다. (해쉬맵 생성 매크로도 없다.)

use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

벡터의 `collect()` 메서드로 해쉬맵 생성하기

키, 값으로 된 튜플 벡터에 collect() 함수를 호출해서 해쉬맵을 생성한다.

use std::collections::HashMap;

let teams  = vec![String::from("Blue"), String::from("Yellow")];
let initial_scores = vec![10, 50];

let scores: HashMap<_, _> = teams.iter().zip(initial_scores.iter()).collect();

HashMap<_, _>로 타입 명시를 해서 벡터에 담긴 타입으로 해쉬에 담길 타입을 추론하게 한다.

해쉬맵과 소유권

Copy 트레잇을 구현 타입(ex, i32)은 값들이 해쉬맵으로 복사된다.

String 등은 해쉬맵으로 소유권이 옮겨진다.

use std::collections::HashMap;

let field_name = String::from("Favorite color");
let field_value = String::from("Blue");

let mut map = HashMap::new();
map.insert(field_name, field_value);
// field_name과 field_value은 이 지점부터 유효하지 않다.

해쉬맵에 참조자를 넣으면 소유권은 이동하지 않지만 참조하는 값들이 해쉬맵이 유효할 때까지 유효해야 한다.

`get` 메서드로 해쉬맵 내의 값 접근하기

get 메서드에 키를 제공해서 값을 얻어온다.

얻어온 값은 Option<&V> 타입을 가지고 있다.

use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

let team_name = String::from("Blue");
let score = scores.get(&team_name);

`for` 루프로 키/값 쌍에 반복작업하기

use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

for (key, value) in &scores {
    println!("{}: {}", key, value);
}

해쉬맵 값 덮어쓰기

이미 있는 키에 다른 값을 삽입하면 값이 새 값으로 대신된다.

use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10); // 블루가 10이었다가
scores.insert(String::from("Blue"), 25); // 25가 됨

println!("{:?}", scores); // {"Blue": 25} 출력

`entry` 메서드로 키에 할당된 값이 없을 경우에만 삽입하기

entry 메서드는 열거형 Entry를 반환하면서 해당 키 존재 여부를 나타낸다.

Entry의 or_insert or_insert 메서드는 키가 존재하면 해당 값을 반환하고

아니면 새 값을 삽입 후 수정된 Entry 값을 반환한다.

use std::collections::HashMap;

let mut scores = HashMap::new();
scores.insert(String::from("Blue"), 10); // "Blue" 키는 이미 존재

scores.entry(String::from("Yellow")).or_insert(50); // 없어서 잘 들감
scores.entry(String::from("Blue")).or_insert(50); // 이미 있어서 안 들감

println!("{:?}", scores); // {"Yellow": 50, "Blue": 10}

예전 값을 기초로 값을 갱신하기

아래 코드는 text 내의 각 단어의 빈도수를 센다.

처음 본 단어면 0을, 아니면 해당 빈도수에 1을 더한 값을 삽입한다.

use std::collections::HashMap;

let text = "hello world wonderful world";

let mut map = HashMap::new();

for word in text.split_whitespace() {
    let count = map.entry(word).or_insert(0);
    *count += 1;
}

println!("{:?}", map); // {"world": 2, "hello": 1, "wonderful": 1}

해쉬 함수

HashMap의 기본 해쉬 함수는 보안을 위해 성능을 절충했다.

원한다면, 해쉬 함수를 BuildHasher 트레잇을 구현한 다른 함수로 변경할 수 있다.

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`entry` 메서드로 키에 할당된 값이 없을 경우에만 삽입하기

예전 값을 기초로 값을 갱신하기

해쉬 함수

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