[Python] 타입(Type): 덕 타이핑(Duck Typing), 이름 기반 타이핑(Nominal Typing)

TL;DR 📌

파이썬에서 타입은 “지원되는 연산의 집합”에 의해 정의된다.
덕 타이핑(duck typing)이란, 파이썬이 런타임에서 실행될 때에 해당한다. 객체의 선언된 타입은 전혀 상관이 없으며, 실제로 그 객체가 어떤 연산을 지원하는지만 중요하다.
이름 기반 타이핑(nominal typing)이란, 파이썬에 타입 힌트를 추가하고 mypy 타입 검사를 수행할 때에 해당한다. 정적으로 강제되므로 런타임에서 발생할 수 있는 버그를 일찍 잡는 데에 유용하다.

파이썬에서는 mypy를 이용한 타입 힌트를 통해 점진적 타이핑(gradual typing)을 도입할 수 있다.

점진적 타이핑(gradual type system)이란,

타입이 명시된 일부 변수 및 식에 대해서는 컴파일 타임에(= 정적 타이핑(static typing)) 타입의 정확성을 검사하며
타입이 명시가 되어 있지 않은 일부 식들에 대해서는 런타임에(= 동적 타이핑(dynamic typing)) 타입 에러가 발생할 수도 있는

타입 시스템이다.

이러한 점진적 타이핑의 특징에는 다음과 같은 것들이 있다.

필수가 아니다.
타입 힌트가 없는 코드에서 경고문을 출력하면 안 된다. 대신, 타입 체커가 객체의 타입을 결정할 수 없다면, 모든 타입과 호환되는 Any 타입으로 간주한다.
- 타입 체커를 만족시키는 타입 힌트를 작성하기 어렵다면, 해당 타입 힌트는 제외하고 작성할 수 있다.
- 타입 힌트는 모든 레벨에서 옵셔널하다. (주석을 통해 코드의 특정 라인이 무시되도록 할 수도 있다.)
런타임에서 타입 에러를 잡지 않는다.
타입 힌트는 정적 타입 체커, 린터, 그리고 IDE에서 경고문을 띄우는 데에 사용되며, 런타임에서 발생 가능한 타입 에러를 방지하지는 않는다.
성능을 향상시키지 않는다.

파이썬에서 타입이란 “지원되는 연산의 집합”에 의해 정의된다.

예시로, 다음의 코드를 살펴보자.

  
from collections import abc

def double(x: abc.Sequence):
    return x * 2

위의 코드에서 double 함수의 파라미터 x의 타입은 * 연산을 지원하는, 즉 __mul__ 메서드를 구현 및 상속 받은 타입(ex. numeric, sequence, N-dim numpy array 등)이어야 한다.

그러나 타입 힌트에서 x를 abc.Sequence 타입으로 지정했고, 이 타입에서는 * 연산을 지원하지 않기 때문에 타입 체크 단계에서 reject 되게 된다.

하지만 실제 런타임에서는 타입 힌트가 무시되기 때문에 x가 타입 힌트에 위반되는 numeric이든, 타입 힌트에 적합한 sequence이든 문제 없이 실행 된다.

파이썬이 런타임에서 실행될 때에 해당한다. (dynamic)

Smalltalk, Python, JavaScript, Ruby 등에서 채택되었다.
객체는 타입을 가지지만, 변수 및 파라미터는 타입을 가지지 않는다.
객체의 선언된 타입은 전혀 상관이 없으며, 실제로 그 객체가 어떤 연산을 지원하는지만 중요하다.
오직 런타임에서 객체의 연산이 시도될 때만 강제된다.
이름 기반 타이핑(nominal typing) 보다 더 유연하지만, 발생 가능한 타입 관련 에러를 미리 잡을 수 없으므로 런타임에서 더 많은 에러를 허용한다.

파이썬에 타입 힌트를 추가하고 mypy 타입 검사를 수행할 때에 해당한다. (static)

C++, Java, C# 등에서 채택되었고, annotated Python에 의해 지원된다.
객체와 변수는 모두 타입을 가진다.
하지만 객체는 런타임에서만 존재하므로, 타입 체커는 변수 및 파라미터가 타입 힌트로 annotated 된 코드만 확인한다.
프로그램의 일부라도 실행하지 않고, 소스 코드에 대해서 정적으로(statically) 강제된다.
덕 타이핑보다 더 엄격하므로 일찍 버그를 잡는 데에 유용하다.

  
class Bird:
    pass

class Duck(Bird):
    def quack(self):
        print('Quack!')

def alert_bird(birdie: Bird) -> None:
    birdie.quack()

덕 타이핑: 런타임에서 alert_bird() 함수가 실행 가능하다면, 즉 birdie.quack()을 호출할 수 있다면 이 컨텍스트에서 birdie는 Duck이다. (파이썬 런타임에서 타입 힌트는 무시된다!)
이름 기반 타이핑: Bird 클래스는 .quack() 메서드를 지원하지 않으므로, mypy 타입 체커 단계에서 alert_bird() 함수는 illegal 하다.

파이썬은 런타임에 타입 힌트에 대해서는 전혀 신경쓰지 않고, 덕 타이핑만 사용한다. 하지만, 이름 기반 타이핑인 타입 체커를 사용한다면 런타임에서 발생 가능한 많은 에러를 방지할 수 있다.

	장점	단점
덕 타이핑	더 유연하다.	런타임에서 에러를 발생시킬 수 있는 unsupported operations를 허용한다.
이름 기반 타이핑	런타임에서 발생 가능한 에러를 미리 검출할 수 있다.	때때로 실제로는 실행 가능한 코드를 reject 하기도 한다.