[Kotlin] invoke() 연산자

#1 invoke()

#1-1 예시 코드

class Greeter {
    operator fun invoke() {
        println("Hello")
    }
}

val greeter = Greeter()
greeter()

코드를 보고 혼란스러웠다. 이게 무슨 짓이지? 갑자기 객체에 괄호를 왜 붙이지? 생성자 같은 건가? 하지만 그럴 리가 없다. 생성자는 클래스에 괄호를 붙이는 거고, 이 경우는 객체에 괄호를 붙이는 거니까. 애초에 '이미 생성'된 존재인 객체를 또 생성한다? 말도 안 된다.

 

#1-2 What

정체

사실 greeter()는 greeter.invoke()와 같은 코드다. 즉, invoke()라는 함수의 축약 형태가 ()인 것이다. 이는 invoke가 연산자(operater)이기에 가능한 특권적인 문법이다. 그렇다면 "invoke가 대체 뭐길래 괄호 연산자를 차지하고 있는가?"라고 묻지 않을 수가 없다.

 

의미

먼저, invoke의 영어 단어적 늬앙스를 알아야 한다. invoke는 "호출하여 작동시키다"라는 의미다. 하지만 call처럼 '부른다'라는 느낌과는 살짝 다르다. "invoke a right"라는 문장을 번역하면 "권리를 행사하다"가 되는데, 이처럼 '이미 존재하는 권리를 끌어와 행사'한다는 느낌이다. 그래서 invoke는 객체 자체가 하나의 동작을 대표하도록 표현(설계)하는 용도로 쓰인다.

 

결론

invoke는 반드시 지켜야 할 고정된 쓰임이 있는 것은 아니고, (여느 다른 코드들이 그렇듯) 프로그래머 입맛대로 뜯어고칠 수 있는 도구일 뿐이다. 다만, 의미(늬앙스)를 고려할 때 객체의 정체성과 연결되는 기본 동작을 구현하는 것이 자연스럽다.

 

#1-3 예시

class ValidatePassword {
    operator fun invoke(password: String): Boolean {
        return password.length >= 8
    }
}
val validatePassword = ValidatePassword()
val isValid = validatePassword("12345678")

의미상, invoke에 저 동작을 할당한 것은 자연스럽다.

 

#1-4 의의: 객체를 함수처럼

마치 함수를 호출하듯, 객체에 ()를 붙인다... 그렇다, 객체를 함수처럼 호출하고 있다. invoke()는 그 객체를 대표하는 동작을 구현해 두는 게 의미상으로 옳고, 실제 구현 관례도 (당연히) 그러하다. 결국 그렇게 구현된 invoke는 이렇게 형태와 기능의 경계를 허물고, 의미(="객체, 너의 대표 동작을 수행해!")에만 집중할 수 있게 도와주는 셈이다.

 

#2 invoke()와 함수 타입

#2-1 먼저 알아둘 개념

• 함수 타입(Fuction types)에 대해 잘 모른다면 먼저 이 게시글을 읽자.
• 람다(Lambda) 표현식에 대해 잘 모른다면 먼저 이 게시글을 읽자.

 

#2-2 예시 코드

val add: (Int, Int) -> Int = { a, b ->
    a + b
}

/*
~ 3부분으로 코드 쪼개기 ~

[1] add
    변수 이름
[2] (Int, Int) -> Int
    함수 타입
[3] { a, b -> a + b }
    변수에 저장되는 람다 (함수의 내용)
*/

invoke와 함수 타입의 관계를 설명하기 위한 예시 코드다. 이 코드는 주석에 정리한 대로, 크게 3부분으로 나뉜다.

 

#2-3 공식 문서 읽기

함수 타입 관련

함수 타입을 설명하는 공식 문서에 아래의 수식이 나온다 (솔직히 공식 문서에서 왜 수식으로 설명하는지 모르겠다. 헷갈리기만 한다).

FT(A₁, ..., A_n) → R ≡ FunctionN[A₁, ..., A_n, R]

이는 함수 타입 (A₁, ..., A_n) -> R이 FunctionN 계열과 동일하다는 말이다 (FunctionN이 무엇인지는 후술함).

 

invoke() 관련

그리고 invoke()를 설명하는 공식 문서에는, 함수 타입 변수를 invoke()를 통해 호출할 수 있다("A value of a function type can be invoked by using its invoke(...) operator: f.invoke(x) or just f(x).")고 적혀 있다.

 

공식 문서 조합하기

2가지 공식 문서를 조합하면, 예시 코드(#2-2)에서 보았던 함수 타입 (Int, Int) -> Int는 개념적으로 아래의 인터페이스에 대응된다 할 수 있다.

interface Function2<P1, P2, R> {
    operator fun invoke(p1: P1, p2: P2): R
}

실제 내부 구조가 정확하게 이 모습이라는 것은 아니고, 어디까지나 개념적으로 그렇다는 얘기다.

 

#2-4 결론

/*
val add: (Int, Int) -> Int = { a, b ->
    a + b
}

와 같은 코드
↓ ↓ ↓
*/

val add = object : Function2<Int, Int, Int> {
    override fun invoke(a: Int, b: Int): Int {
        return a + b
    }
}

add(1, 2) // OK
add.invoke(3, 4) // OK

즉, 함수 타입은 내부적으로 invoke() 선언으로 구현된다. 그래서 add.invoke()도 add()와 똑같이 호출된다. 조금 더 정확하게 말하면, 우리가 일반적이며 당연하게 써오던 add()가 실은 add.invoke()였다!

 

#2-5 안전 호출 연산자(?.)

굳이 add()로 짧게 쓸 수 있는 걸 add.invoke()로 쓰는 경우는 거의 없다. 하지만, 반드시 써야 하는 경우가 있다. 바로 함수 표현식이 nullable인 경우다.

// #2-2 속 add의 함수 표현식을 nullable로 변경했다.
val nullableAdd: ((Int, Int) -> Int)? = { a, b ->
    a + b
}

// add와 달리, nullableAdd는 invoke의 축약형 사용이 불가능하다.
nullableAdd?.() // X
nullableAdd?.invoke() // O

nullable 데이터ㆍ함수 타입의 짝꿍은 ?.(안전 호출 연산자, Safe Call Operator)다 (여담으로, 이와 비슷한 모양인 ?: 연산자는 엘비스 연산자라고 부른다).

 

aaa?.bbb 구조에서 bbb는 aaa가 null이 아닌 경우에만 (컴파일러 입장에서) 접근할 수 있다. 만약 null이라면 코드를 건너뛴다. 어쨌든 nullable 변수의 특정 기능을 쓸 거라면 ?.을 붙여주어야 한다. 그렇다면 nullableAdd?.()와 같은 모양은 가능할까? 아쉽게도 아니다. ?.뒤에 ()를 붙여 함수를 호출하는 문법 자체를 코틀린에서 지원하지 않기 때문이다. 즉 사용할 수 있는 것은 축약형이 아닌, 오리지널 invoke()뿐인 셈이다.

 

#3 SAM과의 비교

#3-1 먼저 알아둘 개념

함수형 인터페이스(Single Abstract Method Interface, SAM)에 대해 잘 모른다면 먼저 이 게시글을 읽자.

 

#3-2 공통점

둘 다 간결한 프로그래밍을 위해 사용된다. 없다고 Kotlin이 프로그래밍 언어로서의 기능을 상실하지는 않겠지만, Kotlin 프로그래머들은 상당히 귀찮아질 것이다.

 

invoke는 객체를 대표하는 메소드의 이름을 기억할 필요가 없게 해주고, SAM은 인터페이스가 지닌 단일 메소드의 이름을 기억할 필요가 없게 해준다.

 

또, 둘 다 람다 표현식과 관계가 있다. #2에서 설명한 대로, invoke는 함수 타입이 기본적으로 지니는 함수다. 그리고 SAM은 람다를 통해 구현한다.

 

#3-3 차이점

용도가 다르다. invoke는, 좀 더 정확히 말해서 invoke()를 축약한 ()는 메소드 호출 문법을 간소화한다 (#1-4를 생각하면, 객체 호출 문법을 간소화한다고 말해도 어폐는 아니다). 반면, SAM Conversion은 객체 생성을 간소화하는 용도로 쓰인다.