4일 5월 2020

iterable 객체

반복 가능한(iterable, 이터러블) 객체는 배열을 일반화한 객체입니다. 이터러블 이라는 개념을 사용하면 어떤 객체에든 for..of 반복문을 적용할 수 있습니다.

배열은 대표적인 이터러블입니다. 배열 외에도 다수의 내장 객체가 반복 가능합니다. 문자열 역시 이터러블의 예입니다.

배열이 아닌 객체가 있는데, 이 객체가 어떤 것들의 컬렉션(목록, 집합 등)을 나타내고 있는 경우, for..of 문법을 적용할 수만 있다면 컬렉션을 순회하는데 유용할 겁니다. 이게 가능하도록 해봅시다.

Symbol.iterator

직접 이터러블 객체를 만들어 이터러블이라는 개념을 이해해 보도록 합시다.

for..of를 적용하기에 적합해 보이는 배열이 아닌 객체를 만들겠습니다.

예시의 객체 range는 숫자 간격을 나타내고 있습니다.

let range = {
  from: 1,
  to: 5
};

// 아래와 같이 for..of가 동작할 수 있도록 하는 게 목표입니다.
// for(let num of range) ... num=1,2,3,4,5

range를 이터러블로 만들려면(for..of가 동작하도록 하려면) 객체에 Symbol.iterator(특수 내장 심볼)라는 메서드를 추가해 아래와 같은 일이 벌어지도록 해야 합니다.

  1. for..of가 시작되자마자 for..ofSymbol.iterator를 호출합니다(Symbol.iterator가 없으면 에러가 발생합니다). Symbol.iterator는 반드시 이터레이터(iterator, 메서드 next가 있는 객체) 를 반환해야 합니다.
  2. 이후 for..of반환된 객체(이터레이터)만을 대상으로 동작합니다.
  3. for..of에 다음 값이 필요하면, for..of는 이터레이터의 next()메서드를 호출합니다.
  4. next()의 반환 값은 {done: Boolean, value: any}와 같은 형태이어야 합니다. done=true는 반복이 종료되었음을 의미합니다. done=false일땐 value에 다음 값이 저장됩니다.

range를 반복 가능한 객체로 만들어주는 코드는 다음과 같습니다.

let range = {
  from: 1,
  to: 5
};

// 1. for..of 최초 호출 시, Symbol.iterator가 호출됩니다.
range[Symbol.iterator] = function() {

  // Symbol.iterator는 이터레이터 객체를 반환합니다.
  // 2. 이후 for..of는 반환된 이터레이터 객체만을 대상으로 동작하는데, 이때 다음 값도 정해집니다.
  return {
    current: this.from,
    last: this.to,

    // 3. for..of 반복문에 의해 반복마다 next()가 호출됩니다.
    next() {
      // 4. next()는 값을 객체 {done:.., value :...}형태로 반환해야 합니다.
      if (this.current <= this.last) {
        return { done: false, value: this.current++ };
      } else {
        return { done: true };
      }
    }
  };
};

// 이제 의도한 대로 동작합니다!
for (let num of range) {
  alert(num); // 1, then 2, 3, 4, 5
}

이터러블 객체의 핵심은 '관심사의 분리(Separation of concern, SoC)'에 있습니다.

  • range엔 메서드 next()가 없습니다.
  • 대신 range[Symbol.iterator]()를 호출해서 만든 ‘이터레이터’ 객체와 이 객체의 메서드 next()에서 반복에 사용될 값을 만들어냅니다.

이렇게 하면 이터레이터 객체와 반복 대상인 객체를 분리할 수 있습니다.

이터레이터 객체와 반복 대상 객체를 합쳐서 range 자체를 이터레이터로 만들면 코드가 더 간단해집니다.

다음처럼 말이죠.

let range = {
  from: 1,
  to: 5,

  [Symbol.iterator]() {
    this.current = this.from;
    return this;
  },

  next() {
    if (this.current <= this.to) {
      return { done: false, value: this.current++ };
    } else {
      return { done: true };
    }
  }
};

for (let num of range) {
  alert(num); // 1, then 2, 3, 4, 5
}

이제 range[Symbol.iterator]()가 객체 range 자체를 반환합니다. 반환된 객체엔 필수 메서드인 next()가 있고 this.current에 반복이 얼마나 진행되었는지를 나타내는 값도 저장되어 있습니다. 코드는 더 짧아졌고요. 이렇게 작성하는 게 좋을 때가 종종 있습니다.

단점은 두 개의 for..of 반복문을 하나의 객체에 동시에 사용할 수 없다는 점입니다. 이터레이터(객체 자신)가 하나뿐이어서 두 반복문이 반복 상태를 공유하기 때문이죠. 그런데 동시에 두 개의 for..of를 사용하는 것은 비동기 처리에서도 흔한 케이스는 아닙니다.

무한개의 이터레이터

무수히 많은 이터레이터도 가능합니다. range에서 range.toInfinity를 할당하면 range가 무한대가 되죠. 무수히 많은 의사 난수(pseudorandom numbers)를 생성하는 이터러블 객체를 만드는 것도 가능합니다. 이 방법이 유용하게 쓰이는 경우도 있습니다.

next엔 제약사항이 없습니다. next가 값을 계속 반환하는 것은 정상적인 동작입니다.

물론 위와 같은 이터러블에 for..of 반복문을 사용하면 끝이 없을 겁니다. 그렇다 하더라도 break를 사용하면 언제든지 반복을 멈출 수 있습니다.

문자열은 이터러블입니다

배열과 문자열은 가장 광범위하게 쓰이는 내장 이터러블입니다.

for..of는 문자열의 각 글자를 순회합니다.

for (let char of "test") {
  // 글자 하나당 한 번 실행됩니다(4회 호출).
  alert( char ); // t, e, s, t가 차례대로 출력됨
}

서로게이트 쌍(surrogate pair)에도 잘 동작합니다.

let str = '𝒳😂';
for (let char of str) {
    alert( char ); // 𝒳와 😂가 차례대로 출력됨
}

이터레이터를 명시적으로 호출하기

이터레이터를 어떻게 명시적으로 사용할 수 있는지 살펴보면서 좀 더 깊게 이해해봅시다.

for..of를 사용했을 때와 동일한 방법으로 문자열을 순회할 건데, 이번엔 직접 호출을 통해서 순회해보겠습니다. 다음 코드는 문자열 이터레이터를 만들고, 여기서 값을 ‘수동으로’ 가져옵니다.

let str = "Hello";

// for..of를 사용한 것과 동일한 작업을 합니다.
// for (let char of str) alert(char);

let iterator = str[Symbol.iterator]();

while (true) {
  let result = iterator.next();
  if (result.done) break;
  alert(result.value); // 글자가 하나씩 출력됩니다.
}

이터레이터를 명시적으로 호출하는 경우는 거의 없는데, 이 방법을 사용하면 for..of를 사용하는 것보다 반복 과정을 더 잘 통제할 수 있다는 장점이 있습니다. 반복을 시작했다가 잠시 멈춰 다른 작업을 하다가 다시 반복을 시작하는 것과 같이 반복 과정을 여러 개로 쪼개는 것이 가능합니다.

이터러블과 유사 배열

비슷해 보이지만 아주 다른 용어 두 가지가 있습니다. 헷갈리지 않으려면 두 용어를 잘 이해하고 있어야 합니다.

  • 이터러블(iterable) 은 위에서 설명한 바와 같이 메서드 Symbol.iterator가 구현된 객체입니다.
  • 유사 배열(array-like) 은 인덱스와 length 프로퍼티가 있어서 배열처럼 보이는 객체입니다.

브라우저나 등의 호스트 환경에서 자바스크립트를 사용해 문제를 해결할 때 이터러블 객체나 유사 배열 객체 혹은 둘 다인 객체를 만날 수 있습니다.

이터러블 객체(for..of 를 사용할 수 있음)이면서 유사배열 객체(숫자 인덱스와 length 프로퍼티가 있음)인 문자열이 대표적인 예입니다.

이터러블 객체라고 해서 유사 배열 객체는 아닙니다. 유사 배열 객체라고 해서 이터러블 객체인 것도 아닙니다.

위 예시의 range는 이터러블 객체이긴 하지만 인덱스도 없고 length 프로퍼티도 없으므로 유사 배열 객체가 아닙니다.

아래 예시의 객체는 유사 배열 객체이긴 하지만 이터러블 객체가 아닙니다.

let arrayLike = { // 인덱스와 length프로퍼티가 있음 => 유사 배열
  0: "Hello",
  1: "World",
  length: 2
};

// Symbol.iterator가 없으므로 에러 발생
for (let item of arrayLike) {}

이터러블과 유사 배열은 대개 배열이 아니기 때문에 push, pop 등의 메서드를 지원하지 않습니다. 이터러블과 유사 배열을 배열처럼 다루고 싶을 때 이런 특징은 불편함을 초래합니다. range에 배열 메서드를 사용해 무언가를 하고 싶을 때처럼 말이죠. 어떻게 하면 이터러블과 유사 배열에 배열 메서드를 적용할 수 있을까요?

Array.from

범용 메서드 Array.from는 이터러블이나 유사 배열을 받아 ‘진짜’ Array를 만들어줍니다. 이 과정을 거치면 이터러블이나 유사 배열에 배열 메서드를 사용할 수 있습니다.

예시:

let arrayLike = {
  0: "Hello",
  1: "World",
  length: 2
};

let arr = Array.from(arrayLike); // (*)
alert(arr.pop()); // World (메서드가 제대로 동작합니다.)

Array.from at the line (*) takes the object, examines it for being an iterable or array-like, then makes a new array and copies all items to it.

이터러블을 사용한 예시는 다음과 같습니다.

// range는 챕터 위쪽 예시에서 그대로 가져왔다고 가정합시다.
let arr = Array.from(range);
alert(arr); // 1,2,3,4,5 (배열-문자열 형 변환이 제대로 동작합니다.)

The full syntax for Array.from also allows us to provide an optional “mapping” function:

Array.from(obj[, mapFn, thisArg])

The optional second argument mapFn can be a function that will be applied to each element before adding it to the array, and thisArg allows us to set this for it.

예시:

// range는 챕터 위쪽 예시에서 그대로 가져왔다고 가정합시다.

// 각 숫자를 제곱
let arr = Array.from(range, num => num * num);

alert(arr); // 1,4,9,16,25

아래 예시에선 Array.from를 사용해 문자열을 배열로 만들어보았습니다.

let str = '𝒳😂';

// str를 분해해 글자가 담긴 배열로 만듦
let chars = Array.from(str);

alert(chars[0]); // 𝒳
alert(chars[1]); // 😂
alert(chars.length); // 2

Array.fromstr.split과 달리, 문자열 자체가 가진 이터러블 속성을 이용해 동작합니다. 따라서 for..of처럼 서로게이트 쌍에도 제대로 적용됩니다.

위 예시는 기술적으로 아래 예시와 동일하게 동작한다고 보시면 됩니다.

let str = '𝒳😂';

let chars = []; // Array.from 내부에선 아래와 동일한 반복문이 돌아갑니다.
for (let char of str) {
  chars.push(char);
}

alert(chars);

어쨌든 Array.from을 사용한 예시가 더 짧습니다.

Array.from을 사용하면 서로게이트 쌍을 처리할 수 있는 slice를 직접 구현할 수도 있습니다.

function slice(str, start, end) {
  return Array.from(str).slice(start, end).join('');
}

let str = '𝒳😂𩷶';

alert( slice(str, 1, 3) ); // 😂𩷶

// 내장 순수 메서드는 서로게이트 쌍을 지원하지 않습니다.
alert( str.slice(1, 3) ); // 쓰레깃값 출력 (영역이 다른 특수 값)

요약

for..of을 사용할 수 있는 객체를 이터러블이라고 부릅니다.

  • 이터러블엔 메서드 Symbol.iterator가 반드시 구현되어 있어야 합니다.
    • obj[Symbol.iterator]의 결과는 이터레이터라고 부릅니다. 이터레이터는 이어지는 반복 과정을 처리합니다.
    • 이터레이터엔 객체 {done: Boolean, value: any}을 반환하는 메서드 next()가 반드시 구현되어 있어야 합니다. 여기서 done:true은 반복이 끝났음을 의미하고 그렇지 않은 경우엔 value가 다음 값이 됩니니다.
  • 메서드 Symbol.iteratorfor..of에 의해 자동으로 호출되는데, 개발자가 명시적으로 호출하는 것도 가능합니다.
  • 문자열이나 배열 같은 내장 이터러블에도 Symbol.iterator가 구현되어 있습니다.
  • 문자열 이터레이터는 서로게이트 쌍을 지원합니다.

인덱스와 length 프로퍼티가 있는 객체는 유사 배열이라 불립니다. 유사 배열 객체엔 다양한 프로퍼티와 메서드가 있을 수 있는데 배열 내장 메서드는 없습니다.

명세서를 보면 대부분의 메서드는 ‘진짜’ 배열이 아닌 이터러블이나 유사 배열을 대상으로 동작한다고 쓰여 있는걸 볼 수 있습니다. 이 방법이 더 추상적이기 때문입니다.

Array.from(obj[, mapFn, thisArg])을 사용하면 이터러블이나 유사 배열인 obj를 진짜 Array로 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 obj에도 배열 메서드를 사용할 수 있죠. 선택 인수 mapFnthisArg는 각 요소에 함수를 적용할 수 있게 해줍니다.

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