[Rust 시리즈 13편] 제네릭과 트레이트로 재사용 설계하기

모듈을 나눈 뒤에는 "서로 다른 타입이지만 같은 행동을 공유하는 경우"가 자주 생깁니다. Rust의 제네릭과 트레이트는 이 문제를 해결하는 기본 도구입니다. 이번 편에서는 제네릭 함수·구조체를 작성하고, trait을 통해 공통 행동을 정의한 뒤, [[impl|impl]] Trait와 trait bound를 읽는 연습을 합니다.

제네릭이 필요한 순간

다음 코드는 Vec<i32>만 정렬합니다.

fn pick_max(a: i32, b: i32) -> i32 {
    if a > b { a } else { b }
}

문자열이나 사용자 정의 타입에도 같은 비교 로직을 적용하려면 제네릭 함수가 필요합니다.

fn pick_max<T: PartialOrd>(a: T, b: T) -> T {
    if a > b { a } else { b }
}

• T는 타입 매개변수입니다.
• T: PartialOrd는 "T가 비교 연산을 지원해야 한다"는 제약(trait bound)입니다.
• 컴파일 시점에 각 타입별로 실제 함수가 생성되므로, 런타임 비용 없이 재사용을 늘릴 수 있습니다.

구조체와 열거형에 제네릭 적용하기

struct Pair<T> {
    left: T,
    right: T,
}

impl<T> Pair<T> {
    fn new(left: T, right: T) -> Self {
        Self { left, right }
    }
}

impl<T: PartialOrd> Pair<T> {
    fn max(&self) -> &T {
        if self.left >= self.right { &self.left } else { &self.right }
    }
}

• impl<T> Pair<T> 블록은 모든 T에 대해 유효합니다.
• [[impl|impl]]: PartialOrd> 블록처럼 추가 제약이 필요할 때는 별도의 impl 블록을 만듭니다. 즉, new는 모든 타입에서 쓸 수 있지만 max는 비교 가능한 타입에서만 열립니다.
• enum Option<T>가 대표적인 제네릭 열거형의 예시입니다.

Trait으로 행동 정의하기

Trait은 "이 타입이 어떤 메서드를 제공하는가"를 설명합니다.

trait Printable {
    fn format(&self) -> String;
}

struct User {
    name: String,
}

impl Printable for User {
    fn format(&self) -> String {
        format!("사용자: {}", self.name)
    }
}

fn print_item(item: &impl Printable) {
    println!("{}", item.format());
}

• impl Printable for User는 User가 Printable을 충족한다는 선언입니다.
• &impl Printable은 trait을 만족하는 모든 타입을 받아들입니다.
• fn print_item<T: Printable>(item: &T) 형태로도 동일한 제약을 표현할 수 있습니다.

입문 단계에서는 이렇게 기억하면 충분합니다.

• impl Trait: 짧고 읽기 쉬운 함수 시그니처를 원할 때
• T: Trait + where: 제약이 많아지거나 여러 타입을 함께 다룰 때

Trait bound 읽기 연습

fn log_all<T, I>(iter: I)
where
    T: Printable,
    I: IntoIterator<Item = T>,
{
    for item in iter {
        println!("{}", item.format());
    }
}

• where 절은 제약이 길어질 때 가독성을 높여줍니다.
• IntoIterator<Item = T>는 "iter가 반복되면 T 값을 내놓는다"는 뜻입니다.
• 이러한 제약을 명시하면, 나중에 모듈 경계에서 의도치 않은 타입이 들어오는 일을 막을 수 있습니다.

기본 메서드와 연관 타입

Trait은 기본 구현과 연관 타입도 제공합니다.

trait Repository {
    type Item;

    fn find_all(&self) -> Vec<Self::Item>;

    fn count(&self) -> usize {
        self.find_all().len()
    }
}

• type Item;은 trait을 구현하는 타입이 스스로 채워야 하는 자리입니다. 제네릭이 호출 시점에 타입을 바꾸는 느낌이라면, 연관 타입은 "이 구현에서는 이 타입을 쓴다"고 미리 정해 두는 방식에 가깝습니다.
• 기본 메서드는 impl에서 재정의하지 않아도 자동으로 사용할 수 있습니다.

Blanket impl과 표준 trait

• impl<T: Display> Printable for T { ... }처럼 조건에 맞는 모든 타입에 trait을 구현하는 패턴을 blanket impl이라고 합니다.
• 표준 trait (Display, Debug, Default, Iterator 등)을 먼저 익히면, 직접 trait을 만들 때 어떤 API 표면을 제공해야 할지 감이 잡힙니다.

CodeSandbox로 이어서 실습하기

아래 샌드박스는 CodeSandbox의 Rust starter입니다. 이번 글의 핵심 코드를 src/main.rs에 옮기고, cargo check와 cargo run 결과를 나란히 보면서 컴파일 메시지와 실행 출력을 비교해 보세요.

실습 과제

1. Config<T> 제네릭 구조체를 만들고, T: Clone일 때만 duplicate 메서드를 제공해 보세요.
2. trait Cache를 정의하고, 메모리 캐시와 파일 캐시 구조체가 공통 인터페이스를 구현하도록 작성해 보세요.
3. impl<T: Printable> Printable for Vec<T>처럼 컬렉션에도 trait을 구현해 보고, blanket impl의 장단점을 정리해 보세요.

완료 기준

• 제네릭 함수와 trait bound의 문법을 직접 작성할 수 있다.
• trait을 사용해 코드 재사용 경계를 설계할 수 있다.
• impl Trait과 where 절을 읽고 의미를 설명할 수 있다.

다음 편에서는 이 추상화 위에 lifetime 개념을 얹어, 참조가 얽힌 함수에서도 안전성을 유지하는 방법을 익힙니다.