sicp ch2 4

데이터 요약(데이터 간추리기)

• 한 프로그램을 설계할 때 그 프로그램에서 다루고자 하는 데이터를 어떻게 구현했는지가 외부에 드러나지 않도록 프로그램의 체계를 잡아가는 방법

• 2.1.1절에서처럼 리스트 구조로, 유리수를 표현하는 방식과 그런 유리수를 쓰는 방식을 서로 갈라놓을 수 있도록 둘 사이에 요약의 경계(간추림 경계)를 세운 다는것

• 데이터 요약을 통해 요약의 경계를 긋는 다는 것은 복잡한 설계를 다루는 데 더할 나위 없이 뛰어난 수단이 된다.(큰 프로그램의 설계를 작은 일로 나누어 다룰 수 있음 즉 모듈화)

  • '''하. 지. 만''' 한 데이터를 표현하는 방식에도 여러 가지가 있을 수 있음

• 프로그래밍 시스템 설계라는 것 자체가 여러 사람이 오랜 시간에 걸쳐 함게 하는 일

• 데이터 요약을 통해 데이터의 표현법과 쓰임새를 떼어놓을 수 있도록 데이터 사이에 요약의 경계를 세워야 함은 기본이고, 서로 다른 설계 방식 사이에도 요약의 경계를 잡아서 한 프로그램 속에 서로 다른 설계 방식 사이에도 요약의 경계를 잡아서 한 프로그램 속에 서로 다른 설계 방식이함께 자리 잡을 수 있도록 해야 한다.

• 프로그래머가 모듈 설계나 구현을 손보지 않고 있는 그대로 큰 시스템 속에 덧붙여 넣을 수 있는 방식이 필요하다

• 한 프로그램 속에서 여러 방식으로 표현된 데이터를 어떻게 다루는지 알아보자.

일반화된 프로시저(generic procedure)

• 한 데이터를 표현하는 방식이 하나가 아닐 때 이런 데이터들을 받아들여 정해진 연산을 해 낼 수 있도록 정의된 프로시저를 말한다.

• 타입표시(type tag)

  • 일반화된 프로시저를 정의할때 주로 쓰는 기법으로 데이터 속에 그표현 방식을 알려주는 글귀로 타입표시(type tag)를 붙여서 프로시저가 그 표시를 읽고 그에 맞추어 데이터를 처리하도록 하는 것.
• 1. 단순한 복소수 연산
• 2. 직각 좌표와 극 좌표 표현을 설계
• 3. 타입 표시와 데이터 중심 방식에 따라 여러 표현 방식을 간추림
• 4. 복소수의 표현 방식을 가리지 않게 일반화 된 고르개를 정의, 복소수 연산을 정의

• 가로로 그은 경계는 위층의 연산과 아래층의 '''표현이 나뉘어 있음'''을 보여준다.
• 세로로 그은 요약의 경계는 한 '''데이터를 표현하는 데 여러 방식'''이 있을 수 있고
• 이를 '''따로 설계하거나 구현하여 덧붙여 넣을 수 있음'''을 알려준다.

타입에 따라 나누어 맡기기(dispatching on type) 구현

• 단순한 복소수 연산

  • 복소수

    • 실수와 허수축으로 이루어진 이차원 공간에서 그 평면 위에 놓인 점의 집합

    • 복소수 연산 구현

    • real-part, imag-part, magnitude, angle

    • 복소수를 짜맞추은 프로시저

    • make-from-real imag : 실수부와 허수부로 이루어진 복소수를 내놓음

    • make-from-mag-ang : 크기와 각도를 받아서 복소수를 만들어 냄

    • 복소수 산술 연산을 구현

    • add-complex, sub-complex (실수부와 허수부를 사용)

    • mul-complex, div-complex (크기와 각을 사용)

  • 직각 좌표와 극 좌표 표현을 설계

  • 직각 좌표에 따라 쌍으로 복소수를 표현(실수부, 허수부) 방식과 극좌표(크기, 각도)

  • 에 따라 쌍으로 복소수를 표현하는 방식 두가지 중 어느쪽을 따르는게 좋을까?

  • '''그때 그때 달라요~'''

    • 즉, 데이터 요약(데이터 간추리기)원칙에 따르면 무엇을 쓰든 복소수 연산은
    • 똑같은 방법으로 구현 할 수 있어야 하며, 이 연산들은 두 표현 방식 모두와 잘
    • 맞물려 돌아가야 한다.

• 타입 표시와 데이터 중심 방식에 따라 여러 표현 방식을 간추림

  • 데이터 요약이란?

    • 판단을 한껏 미루자는 원칙에 따라 프로그램을 설계하는것(runtime?)
    • 고르개와 짜맞추개 연산으로 요약한 데이터 사이에 요약의 경계를 잡아 놓으면 데이터의 판단을 뒤로 미룰 수 있으므로, 시스템을 설계하는 일에서 선택의 폭이 그만큼 넓어진다.

  • 타입 표시(type-tag)

    • 데이터의 표현 방식이 무엇인지 알 수 있도록 정의하는것
    • 예제로 든 모든 복소수 물체에 타입 표시가 붙어 있기 때문에, 예제의 표현 방식이 한 시스템에 자리잡게 만들 수 있다.

  • 복수수의 표현 방식을 가리지 않게 일반화 된 고르개를 정의, 복소수 연산을 정의

  • 물체에 붙은 표시를 살펴보고, 알맞은 프로시저를 호출 할 수 있게 됨

    (define (attach-tag type-tag contents) (cons type-tag contents)) (define (type-tag datum) (if (pair? datum) (car datum) (error "Bad tagged datum -- TYPE-TAG" datum))) (define (contents datum) (if (pair? datum) (cdr datum) (error "Bad tagged datum -- CONTENTS" datum)))

    (define (rectangular? z) (eq? (type-tag z) 'rectangular))

    (define (real-part z) (cond ((rectangular? z) (real-part-rectangular (contents z))) ((polar? z) (real-part-polar (contents z))) (else (error "Unknown type -- REAL-PART" z))))

  • 일반화된 연산으로 정의 되기 때문에 달리 손보지 않더라도 두 표현 방식과 잘 맞물려 돌아간다.

• 고르개 연산이 데이터 타입을 가리지 않고 돌아가느 까닭은, 데이터 물체마다 타입을 나타내는 표시가 붙어 있기 때문이다.

• 고르개 연산은 저마다 인자로 받은 데이터 타입에 따라 알맞은 방식으로 돌아가게끔 정의되어 있다.

• 층과 층 사이에서 데이터를 주고 받으며 표시를 붙였다 뗐다 하는 기법은, 큰 프로그램을 짜맞출 때 쓸 수 있는 중요한 방법이다.

데이터 중심 프로그래밍과 덧붙임 성질 구현

• 타입에 따라 나누어 맡기기의 문제점

  • 일반화된 인터페이스 프로시저를 만들고자 할 때 모든 표현방식을 미리 알아야 한다.

  • 따로 설계된 여러 데이터 표현을 뭉쳐서 한 시스템으로 엮어 내는데 서로 다른 표현 속에서 똑같이 이름 지은 프로시저가 없다는 사실이 뒷받침 되어야 한다.

  • 새로운 표현을 받아 들일 때마다 일반화된 고르개 연산을 그에 맞게 고쳐야 할 뿐 아니라, 따로 만든 여러 표현을 이어 붙일 적에도 같은 이름을 쓰는 일이 없도록 모든 코드를 손봐야 한다. 이러한 약점을 걷어내기 위해서 훨씬 더 모듈 방식에 맞게 시스템 을 설계하는 방법이 필요하다.

  • 이른바 '''데이터 중심 프로그래밍'''이 이런 문제를 푸는 데 쓸 수 있는 기법 가운데 하나이다.

  • 데이터 중심 프로그래밍

    • 프로그램을 짤 때 아래 표와 같이 서로 다른 여러 데이터 타입 사이에 공통된 연산을 다룸
    • 연산과 타입을 두축으로 하는 이차원 표를 다루는 것과 같다. 프로그램을 짤 때 이런 표를 곧바로 쓸 수 있도록 하여 이를 바탕으로 일반화된 연산을 구현하는 기법
    • 이차원 표 속에 타입과 연산이 만나는 자리에는 그 타입에 알맞은 연산을 구하는 프로시저가 들어 있다.

• 인터페이스 구현

  • 연산이름과 인자 타입에 따라 표에서 알맞은 프로시저를 찾아내어 그 프로시저를

  • 인자의 내용물에 적용하는 일을 한다.

  • (put <''op''> <''type''> <''item''>)

  • <''op''>와 <''type''>으로 <''item''>을 꺼내 쓸 수 있도록 <''item''>을 표에 집어 넣는다.

  • (get <''op''> <''type''> <''item''>)

  • 표에서 <''op''>, <''type''>자리에 있는 원소를 꺼내온다. 그런 원소가 표에 없으면 거짓이라고 답한다.

• 꾸러미 내부에 프로시저가 정의되기 때무에 이름이 겹쳐질 걱정은 없다.

• 프로시저 정의 후 연산-타입 표에 집어 넣어서 시스템에 맞물리도록 만든다.

• 일반화된 고르개 연산을 정의하기 위해 표에서 알맞은 프로시저를 꺼냄 연산 이름과 인자 타입에 맞는 프로시저를 찾아낸 다음 그 프로시저를 인자에 적용하는 apply-generic이라는 연산을 정의하여 사용

     (define (install-rectangular-package)
    ;; internal procedures
    (define (real-part z) (car z))
    (define (imag-part z) (cdr z))
    (define (make-from-real-imag x y) (cons x y))
    (define (magnitude z)
      (sqrt (+ (square (real-part z))
               (square (imag-part z)))))
    (define (angle z)
      (atan (imag-part z) (real-part z)))
    (define (make-from-mag-ang r a) 
      (cons (* r (cos a)) (* r (sin a))))
    ;; interface to the rest of the system
    (define (tag x) (attach-tag 'rectangular x))
    (put 'real-part '(rectangular) real-part)
    (put 'imag-part '(rectangular) imag-part)
    (put 'magnitude '(rectangular) magnitude)
    (put 'angle '(rectangular) angle)
    (put 'make-from-real-imag 'rectangular 
         (lambda (x y) (tag (make-from-real-imag x y))))
    (put 'make-from-mag-ang 'rectangular 
         (lambda (r a) (tag (make-from-mag-ang r a))))
    'done)
  
  
  (define (apply-generic op . args)
    (let ((type-tags (map type-tag args)))
      (let ((proc (get op type-tags)))
        (if proc
            (apply proc (map contents args))
            (error
              "No method for these types -- APPLY-GENERIC"
              (list op type-tags))))))
  
  
  
  Using apply-generic, we can define our generic selectors as follows:
  
  
  
  (define (real-part z) (apply-generic 'real-part z))
  (define (imag-part z) (apply-generic 'imag-part z))
  (define (magnitude z) (apply-generic 'magnitude z))
  (define (angle z) (apply-generic 'angle z))
  

메시지 패싱

• 데이터 물체가 연산 이름을 메시지 처럼 받는다는다는 생각에서 비롯된 이름

       (define (make-from-real-imag x y)
      (define (dispatch op)
        (cond ((eq? op 'real-part) x)
              ((eq? op 'imag-part) y)
              ((eq? op 'magnitude)
               (sqrt (+ (square x) (square y))))
              ((eq? op 'angle) (atan y x))
              (else
               (error "Unknown op -- MAKE-FROM-REAL-IMAG" op))))
      dispatch)