GN⁺: C99를 위한 Algebraic Data Types 도입

Datatype99

안전하고 직관적인 대수적 데이터 타입을 제공하는 라이브러리로, 소진적 패턴 매칭과 컴파일 타임 내성 기능을 제공함. 순수 C99로 구현되어 있어 외부 도구가 필요 없음.

주요 특징

• 타입 안전성: 부적절한 타입의 변형, 불완전한 패턴 매칭, 유효하지 않은 필드 접근 등이 컴파일 타임에 검출됨.
• 이식성: 표준을 준수하는 C99 컴파일러만 있으면 됨. 표준 라이브러리나 컴파일러/플랫폼 특정 기능, VLA 등이 필요하지 않음.
• 예측 가능성: 공식적인 코드 생성 의미론이 정의되어 있어, 생성된 데이터 레이아웃이 항상 동일함을 보장함.
• 이해하기 쉬운 오류: 잘못된 코드에 대해 강건함.
• 실전에서 검증됨: OpenIPC에서 IP 카메라용 실시간 스트리밍 소프트웨어 개발에 사용되고 있음. RTSP 1.0 구현과 약 5만줄의 비공개 코드 등이 포함됨.

설치

• Datatype99는 하나의 헤더 파일 datatype99.h와 하나의 의존성 Metalang99로 구성됨.
• CMake를 사용한다면 FetchContent를 통해 가져오는 것이 권장됨.
• 필요하다면 프리컴파일 헤더를 사용할 수 있음. 컴파일 시간을 줄일 수 있음.

사용법

• Datatype99는 태그된 공용체에 대한 단순한 문법 설탕임. 더 안전하고 간결함.
• 이진 트리 예시:
  • C로 직접 구현하려면 구조체와 공용체, 열거형 등을 사용해야 함
  • Datatype99로는 간단히 datatype 매크로 호출로 정의 가능
  • 패턴 매칭을 사용해 트리의 합을 구하는 것도 간단함
    • 컴파일 타임 안전성: 잘못된 변형의 바인딩에 접근하면 컴파일 오류 발생
    • 유연성: 바인딩은 포인터 타입이라 변경 가능하고, 역참조해서 값을 얻을 수 있음
  • 변형 생성자 함수가 자동 생성됨
• 패턴 매칭에 대한 간단한 설명:
  • 기본 케이스 매칭은 otherwise
  • 바인딩 무시는 _ 사용
  • of, ifLet에서는 최상위 break/continue 사용 금지. goto 레이블 사용.

문법과 의미론

• EBNF 문법 정의와 의미론 설명이 제공됨.
• 라이브러리 헤더에서는 매크로의 postfix 버전 사용 권장.

유닛 타입

• UnitT99와 unit_v99로 제공됨.

GN⁺의 의견

• Datatype99를 사용하면 C에서도 대수적 데이터 타입을 안전하고 간편하게 사용할 수 있어 큰 장점이 있어 보임. 기존 C 코드베이스에 통합하기도 쉬울 것 같음.
• 다만 C++에서 사용한다면 템플릿이나 constexpr 등 언어 자체 기능과 중복되는 부분이 있을 듯함. C에 비해 이점이 줄어들 수 있음.
• 컴파일 타임에 안전성을 보장하는 것이 큰 장점이지만, 동적으로 데이터 타입이 바뀌는 경우에는 활용하기 어려울 것 같음. 정적 타이핑의 한계.
• 소규모 프로젝트라면 직접 구현해도 되겠지만, 코드 베이스가 커지면 Datatype99 같은 라이브러리를 활용하는게 생산성과 안정성 측면에서 도움될 듯함.
• 유사한 기능을 제공하는 라이브러리로는 LibADT, Kitsune, P99 등이 있음.