선언형 프로그래밍

선언형 프로그래밍이 무슨 말일까요?

보통 이 용어를 설명하는 글들은, 반복 작업으로 for 구문을 쓰는 명령형 프로그래밍 모양과, 리스트에 filter 등을 적용하는 모양을 비교하는 예시를 듭니다. 하지만, 처음 이런 설명을 들으면, 반복하는 작업 구현의 위치를 옮겼을 뿐 그리 달라 보이지 않기도 합니다.

How 보다는 What에 집중하는 스타일이라는 추상적인 설명도 많이 접합니다. 그냥 DSL(Domain Specific Language)을 만드는 방식으로 모델링하는 걸 말하는가 싶기도 합니다. 저는 이런 설명들로는 명확한 느낌이 오진 않았습니다. 하스켈을 잠시동안 물고 늘어진 저에게, 선언형 프로그래밍을 설명하라면 다음을 (컴비네이터 스타일)예시로 들겠습니다.

1. 문제에서 기본 블럭으로 쓰일 타입이나 함수를 정의합니다.
2. 이들 기본 블럭을 이리 저리 조합할 수 있는 도구들을 준비합니다.
3. 이제, 문제를 이들 블럭과 도구들을 이용한 조합으로 모델링합니다.

조합을 통해 로직을 표현합니다. 문제들을 잘 쪼개서, 부분 문제들을 어떻게How 동작해서 실제 해결하는지는 기본 블록과 도구들에 구현되어 있어, 최종 조합에는 무엇을What을 하는지만 남아 있는 명세서처럼 보이게 됩니다.

단순히 일부 기능을 모듈화(프로시져화)해서 빼내고, 이름만 남겨두는 걸 의미한다기 보다, 모듈화 한 것들을, 한 가지 방식이 아닌, 여러가지 방식으로 유연하게 “조합”할 수 있게 설계하는 걸 의미합니다. 마치 자연수 같은 대상들을 정하고, 그 것들을 연산하는 더하기, 빼기들을 준비해서, 최종식은 이 것들을 조합해서 그 때 그 때 필요한 걸 표현하는 것처럼 말입니다.

문제를 해결하기 위해
a를 먼저 이렇게how 해결하고, 그 다음 b를 이렇게how 해결하고… 이렇게 시퀀스로 떠올릴 수도 있고,
문제를 이루는 기본 요소들을 먼저 정의하고, 이들이 어떤 동작들을 필요로 하는지 정의하고, 최종 로직은 이들 정의들을 잘 조합해서 해결하면, 여기엔 How보다는 What만 들어 있게 됩니다. 이 걸 “선언Declaration형”이라 부릅니다.

눈에 금방 들어오는 예시로, 기본 블럭이 되는 Parser들을 정의하고, 이들의 실행 흐름을 제어할 수 있는(변형, 결합하며 접착할 수 있는 다양한) 도구Combinator들을 만들어, 복잡한 파싱을 이들 조합으로 해결하는 것을 들 수 있습니다.

리스트와 필터를 예시로 삼는 이유는, 리스트가 하나의 스트림으로 여러 필터의 조합을 통과해 원하는 결과에 도달하는 모양을, 실제 어떻게How 동작하는 가는 필터 구현에 들어있게 되고, 최종 문제를 기술하는 문장에는 이 필터들을 조합해서, 이런What 문제를 해결한다는 말만 보이게 됩니다.

도구들에는 최대한 범용적인 기능만 남겨 놓고, 지금 접근 중인 문제에만 특별히 필요한 기능들은 기본 블럭과 조합에서만 드러나게 하면, 모나드니, Arrow니 하는 이름을 붙인 패턴들이 됩니다. (다른 말로 구조안에 뭐가 들어 있든 상관하지 않고, 구조만을 위한 컴비네이션을 만드는 걸 말합니다. )보통 이런 패턴들은 Int나 Char같은 Primitive 타입보다는 이런 Primitive 타입들을 담을 수 있는 구조를 대상으로 조합, 도구를 준비해 놓습니다. 아주 인포멀하게 얘기하면, SomeWrapper a에서 a에는 무관하고, SomeWrapper만으로 컴비네이션을 만듭니다.

제가 기존 설명들에 추가하고 싶은 핵심 키워드는 조합입니다.

1. 기본 블럭은 Type 또는 Function
2. 도구는 Combinator
3. 조합은 Combinator로 만든 결과Combination (함수형에서는 주로 함수 합성Composition으로 나타납니다.)

쯤 되겠습니다.

선언형의 한 예시인 컴비네이터 스타일에 대한 얘기지만, 선언형이란 용어에 접근하기에 괜찮아 보입니다. 역시나 금방 와닿는 설명도 아니고, 포멀한 설명도 아니긴 합니다만, FRP 프레임워크를 보다, 또 한 번 컴비네이션 스타일의 우아함을 느껴, 이게 바로 선언형이구나란 생각이 들어 글을 남깁니다.