파이썬

3. 철학과 특징

귀도 반 로섬이 개발한 프로그래밍 언어인 파이썬의 핵심 철학은 ''PEP 20'' 문서에 잘 정리되어 있으며, 다음과 같다.^[236]

• "아름다운 게 추한 것보다 낫다." (Beautiful is better than ugly)
• "명시적인 것이 암시적인 것보다 낫다." (Explicit is better than implicit)
• "단순함이 복잡함보다 낫다." (Simple is better than complex)
• "복잡함이 난해한 것보다 낫다." (Complex is better than complicated)
• "가독성은 중요하다." (Readability counts)

• 동적 타이핑
• 객체 멤버에 무제한 접근 가능 (속성이나 메서드 훅을 통해 제한 가능)
• 모듈, 클래스, 객체와 같은 요소에 내부 접근 가능, 리플렉션 기술 사용 가능
• 가비지 컬렉션

4. 문법

파이썬 문법의 가장 두드러진 특징은 들여쓰기를 사용하여 코드 블록을 구조화한다는 것이다. 이는 C와 같은 다른 언어에서 중괄호({})를 사용하여 블록을 구분하는 것과 대조적이다. 파이썬에서는 들여쓰기가 단순한 코딩 스타일이 아니라 필수적인 문법 요소로, 코드의 가독성과 일관성을 높이는 데 기여한다.

파이썬은 읽기 쉬운 언어를 지향하며, 다른 언어에서 구두점을 사용하는 곳에 영어 키워드를 사용한다. 블록 구분을 위해 중괄호를 사용하지 않고, 문장 뒤에 세미콜론은 거의 사용하지 않는다. C나 파스칼보다 구문 예외와 특수한 경우가 적다.

파이썬은 인터프리터 상에서 실행하는 것을 전제로 설계되었으며, 다음과 같은 특징을 가진다.

• 동적 타이핑
• 가비지 컬렉션
• 멀티 패러다임 프로그래밍 언어
• 모듈, 클래스, 객체 등의 언어 요소에 내부적으로 접근 가능하며, 리플렉션을 이용한 기술이 가능하다.

• 기본 자료형:
• 정수형
• 긴 정수형(long integer) - 파이썬 3 버전에서는 정수형의 범위가 무제한으로 확장되었다.
• 부동소수점형
• 복소수형
• 문자형
• 유니코드 문자형
• 함수형
• 논리형(boolean)

• 집합형 자료형:
• 리스트형 - 내부의 값을 나중에 바꿀 수 있다.
• 튜플(tuple)형 - 한 번 값을 정하면 내부의 값을 바꿀 수 없다.
• 사전형 - 내부의 값을 나중에 바꿀 수 있다.
• 집합형 - 중복을 허락하지 않는다. 변경 가능하게도, 변경 불가능하게도 만들 수 있다.

파이썬에서는 다룰 수 있는 모든 데이터가 객체이다. 단순한 숫자와 같은 기본적인 데이터 형식을 시작으로, 내장 컨테이너 형, 내장 함수 등, 이들은 모두 통일적인 상속 관계를 가진 객체이며 "타입"을 가지고 있다. 이러한 내장형과 사용자 정의형은 구별되지 않으며, 내장형을 상속한 클래스를 정의할 수 있다.

클래스의 상속(inheritance^영어) 메커니즘에서는, 여러 개의 기반 클래스를 가질 수 있으며 (다중 상속), 파생된 클래스에서는 기반 클래스의 임의의 메서드를 오버라이드(override^영어; 덮어쓰기)할 수 있다.

또한, 객체에는 임의의 데이터를 넣을 수 있다. 이러한 메서드와 데이터는 기본적으로 모두 public이며, virtual(가상)이다. 단, 처음에 언더스코어를 가진 멤버를 private로 할 수 있다.

4. 1. 들여쓰기

4. 2. 문장과 제어 흐름

• 할당문 (`=`): 단일 등호 `=`를 사용한다.
• `if` 문: 코드 블록을 조건부로 실행하며, `else` 및 `elif` (else-if의 축약형)와 함께 사용된다.
• `for` 문: ''반복 가능한'' 객체를 반복한다.
• `while` 문: 조건이 참인 동안 코드 블록을 실행한다.
• `try` 문: 코드 블록에서 발생한 예외를 `except` 절로 처리하고, `finally` 블록에서 정리 코드를 실행한다.
• `raise` 문: 지정된 예외를 발생시키거나 잡은 예외를 다시 발생시킨다.
• `class` 문: 객체 지향 프로그래밍에 사용되는 클래스를 정의한다.
• `def` 문: 함수 또는 메서드를 정의한다.
• `with` 문: 코드 블록을 컨텍스트 관리자 내에 묶어 자원 획득은 초기화(RAII)와 유사한 동작을 허용한다.^[65]
• `break` 문: 루프를 종료한다.
• `continue` 문: 현재 반복을 건너뛰고 다음 반복을 계속한다.
• `del` 문: 변수를 제거한다.
• `pass` 문: 빈 코드 블록을 만드는 데 사용되는 NOP 역할을 한다.
• `assert` 문: 디버깅에 사용되며, 조건을 확인한다.
• `yield` 문: 제너레이터 함수에서 값을 반환하고 코루틴을 구현하는 데 사용된다.
• `return` 문: 함수에서 값을 반환한다.
• `import` 및 `from` 문: 모듈의 함수 또는 변수를 가져온다.
• `match` 및 `case` 문: switch 문의 아날로그로, 표현식을 여러 케이스와 비교한다.

4. 3. 표현식

• 수학적 덧셈, 뺄셈, 곱셈을 위한 `+`, `-`, `*` 연산자는 다른 언어와 유사하지만, 나눗셈은 다르다. 파이썬에는 몫 나눗셈(정수 나눗셈) `//`과 부동 소수점 `/` 나눗셈 두 가지가 있다.^[66] 파이썬은 거듭제곱을 위해 `**` 연산자를 사용한다.
• 파이썬은 문자열 연결을 위해 `+` 연산자를 사용한다. 또한, 지정된 횟수만큼 문자열을 복제하기 위해 `*` 연산자를 사용한다.
• `@` 중위 연산자는 NumPy와 같은 라이브러리에서 행렬 곱셈을 위해 사용하도록 의도되었다.^[67][68]
• "왈러스 연산자"라고 불리는 `:=` 구문은 파이썬 3.8에 도입되었다. 이 연산자는 더 큰 식의 일부로 변수에 값을 할당한다.^[69]
• 파이썬에서 `==`는 값으로 비교한다. 파이썬의 `is` 연산자는 객체 동일성(참조로 비교)을 비교하는 데 사용될 수 있으며, 비교는 연결될 수 있다(예: `a <= b <= c`).
• 파이썬은 부울 연산자로 `and`, `or`, `not`을 사용한다.
• 파이썬에는 ''리스트 컴프리헨션''이라고 하는 식 유형과 ''제너레이터 식''이라고 하는 더 일반적인 식이 있다.
• 익명 함수는 람다 식을 사용하여 구현된다. 그러나 각 본문에는 하나의 식만 있을 수 있다.
• 조건식은 `x if c else y`로 작성된다. (다른 많은 언어에서 흔히 사용되는 `c ? x : y` 연산자와 피연산자 순서가 다르다).
• 파이썬은 리스트와 튜플을 구별한다. 리스트는 `[1, 2, 3]`으로 작성되며, 변경 가능하며, 사전의 키로 사용할 수 없다(사전 키는 파이썬에서 불변이어야 한다). 튜플은 `(1, 2, 3)`으로 작성되며, 불변이므로 튜플의 모든 요소가 불변인 경우 사전의 키로 사용할 수 있다. `+` 연산자는 두 개의 튜플을 연결하는 데 사용할 수 있으며, 이는 내용물을 직접 수정하지 않고 두 튜플의 요소를 포함하는 새 튜플을 생성한다. 괄호는 모호하지 않은 컨텍스트에서 튜플에 대해 선택 사항이다.^[70]
• 파이썬은 여러 식을 사용할 수 있는 ''시퀀스 언패킹'' 기능을 제공하며, 각 식은 할당 가능한 모든 것(변수, 쓰기 가능한 속성 등)으로 평가되며, 튜플 리터럴을 형성하는 것과 동일한 방식으로 연결되어 할당문의 등호의 왼쪽에 전체적으로 놓인다. 이 문은 등호의 오른쪽에 제공된 쓰기 가능한 식과 동일한 수의 값을 생성하는 ''반복 가능'' 객체를 예상한다. 이를 반복하면 생성된 각 값이 왼쪽에 있는 해당 식에 할당된다.^[71]
• 파이썬에는 C의 `printf` 형식 문자열과 유사하게 작동하는 "문자열 형식" 연산자 `%`가 있다. 예를 들어 `"spam=%s eggs=%d" % ("blah", 2)`는 `"spam=blah eggs=2"`로 평가된다. 파이썬 2.6+ 및 3+에서는 `str` 클래스의 `format()` 메서드(예: `"spam={0} eggs={1}".format("blah", 2)`)로 보완되었다. 파이썬 3.6에서는 "f-문자열"이 추가되었다: `spam = "blah"; eggs = 2; f'spam={spam} eggs={eggs}'`.^[72]
• 파이썬의 문자열은 "더하기"(정수 및 부동 소수점 숫자 더하기와 동일한 연산자 사용)를 통해 연결될 수 있다. 예: `"spam" + "eggs"`는 `"spameggs"`를 반환한다. 문자열에 숫자가 포함된 경우 정수가 아닌 문자열로 더해진다. 예: `"2" + "2"`는 `"22"`를 반환한다.
• 파이썬에는 다양한 문자열 리터럴이 있다.
• 작은따옴표 또는 큰따옴표로 구분한다. 유닉스 셸, Perl, 및 Perl의 영향을 받은 언어와 달리 작은따옴표와 큰따옴표는 동일하게 작동한다. 둘 다 이스케이프 문자로 백슬래시(`\`)를 사용한다. 문자열 보간은 파이썬 3.6에서 "형식화된 문자열 리터럴"로 사용할 수 있게 되었다.^[72]
• 삼중 따옴표(세 개의 작은따옴표 또는 큰따옴표로 시작하고 끝남)는 여러 줄에 걸쳐 있을 수 있으며 셸, Perl 및 Ruby의 히어 문서와 같이 작동한다.
• `r`로 문자열 리터럴을 접두사로 붙여 표시되는 원시 문자열 종류. 이스케이프 시퀀스는 해석되지 않으므로 원시 문자열은 정규 표현식 및 Windows 스타일 경로와 같이 리터럴 백슬래시가 일반적인 경우에 유용하다. ( C#의 "`@`-따옴표"와 비교).
• 파이썬에는 배열 인덱스 및 배열 슬라이싱 식이 리스트에 있으며, `a[key]`, `a[start:stop]` 또는 `a[start:stop:step]`으로 표시된다. 인덱스는 0부터 시작하며, 음수 인덱스는 끝을 기준으로 한다. 슬라이스는 ''시작'' 인덱스부터 ''중지'' 인덱스까지(포함하지 않음) 요소를 가져온다. 세 번째 슬라이스 매개변수(''단계'' 또는 ''스트라이드'')를 사용하면 요소를 건너뛰고 반전시킬 수 있다. 슬라이스 인덱스는 생략할 수 있다. 예를 들어 `a[:]`는 전체 리스트의 복사본을 반환한다. 슬라이스의 각 요소는 얕은 복사이다.

4. 4. 메서드

5. 자료형

파이썬은 동적 타이핑의 일종인 덕 타이핑을 사용하는 언어이다. 변수가 아닌 값이 타입을 가지고 있고, 변수는 모두 값의 참조이다.

파이썬은 덕 타이핑을 사용하며, 타입이 지정된 객체를 가지지만 타입이 지정되지 않은 변수 이름을 사용한다. 타입 제약 조건은 컴파일 시간에 검사되지 않는다. 대신, 객체에 대한 연산이 실패할 수 있으며, 이는 해당 객체가 적절한 타입이 아님을 나타낸다. 동적 타입 언어임에도 불구하고, 파이썬은 강력한 타입 언어이며, 의미를 파악하려는 시도 대신 잘 정의되지 않은 연산 (예: 숫자와 문자열을 더하는 것)을 금지한다.

파이썬은 프로그래머가 클래스를 사용하여 자신만의 타입을 정의할 수 있도록 하며, 이는 주로 객체 지향 프로그래밍에 사용된다. 클래스의 새로운 인스턴스는 클래스를 호출하여 생성된다. 이 클래스들은 메타클래스 type (자신의 인스턴스)의 인스턴스이며, 메타 프로그래밍과 리플렉션을 허용한다.

버전 3.0 이전에는 파이썬에 두 종류의 클래스 (모두 동일한 구문 사용)가 있었다: ''구식 스타일''과 ''신식 스타일''. 현재 파이썬 버전은 신식 스타일의 의미론만 지원한다.

파이썬은 선택적 타입 주석을 지원한다.^[4][74] 이러한 주석은 언어 자체에서 강제되지 않지만, mypy와 같은 외부 도구에서 오류를 감지하는 데 사용될 수 있다.^[75][76] Mypy는 또한 최적화를 위해 타입 주석을 활용하는 mypyc라는 파이썬 컴파일러를 지원한다.^[77]

파이썬은 동적 타이핑 시스템을 가지며, 동시에 임의의 타입 힌트를 가지고 외부 도구를 통한 정적 타입 검사를 가능하게 한다. 값 자체가 타입을 가지며, 변수는 모두 값에 대한 참조이다.

기본적인 자료형으로, 논리형, 정수형, 부동소수점형, 복소수형, 문자열형, 바이트열형, 함수형이 있다. 정수형은 (메모리가 허용하는 한) 무제한의 자릿수로 정수 계산이 가능하다. 부동소수점형을 정수형으로 캐스트하면 소수점 이하가 버려진다.

내장 컨테이너형으로, 리스트형, 튜플형, 딕셔너리형, 집합형이 있다. 리스트형 및 딕셔너리형은 가변, 튜플형은 불변이다. 집합형에는 변경 가능한 것과 변경 불가능한 것의 두 종류가 있다. 튜플형과 리스트형은 많은 프로그래밍 언어에서 배열이라고 불리는 것과 유사하다. 그러나 파이썬에서는 튜플형은 딕셔너리의 키로 사용할 수 있지만, 리스트형은 내용이 바뀌기 때문에 딕셔너리의 키로 사용할 수 없다는 이유로 이 두 가지 형을 구분하고 있다.

많은 객체 지향 프로그래밍 언어와 마찬가지로, 파이썬에서는 사용자가 새롭게 자신의 타입을 정의하는 것도 가능하다. 이 경우, 내장 타입을 포함한 기존의 타입을 상속하여 새로운 타입(클래스)을 정의하는 것도, 처음부터 완전히 새로운 타입을 만들어내는 것도 가능하다.

파이썬은 기본적으로 메서드나 함수의 인수에 타입을 지정할 필요가 없다. 따라서 덕 타이핑이라는, 내부에서 필요로 하는 연산자나 메서드에 대응하고 있다면, 함수나 객체의 설계 시점에 의도하지 않았던 객체를 넘겨주는 것도 가능하다. 파이썬은 인터프리터형 언어이며 (대부분의 경우) 프로그램 실행 시 실행 환경(런타임)을 필요로 한다.

5. 1. 기본 자료형