2-3. 정적 타입과 동적 타입

개요

프로그래밍 언어가 변수의 타입을 결정하고 다루는 방식을 설명한다.

1. 타입 결정 및 검사 시점: 정적 타입 VS 동적 타입
2. 타입 변환의 엄격성: 강타입 VS 약타입

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정적 타입 (Static Typing)

컴파일 시점에 모든 변수의 타입이 결정 및 검증되는 방식.

동작 원리

• 프로그래머가 변수를 선언할 때 자료형을 명시하거나, 컴파일러가 초기값을 분석해 타입을 확정한다.
• 한 번 타입이 지정된 변수는 메모리 할당 크기와 비트 해석 방식이 고정되어 프로그램 실행 중에 다른 타입의 데이터를 저장할 수 없다.

장단점

• 장점
  • 타입 안정성: 타입 불일치로 인한 오류를 컴파일 과정에서 미리 검증하여 차단한다.
  • 실행 속도 최적화:프로그램 실행 중에 타입을 매번 확인할 필요가 없어 실행 속도가 매우 빠르다.
  • 코드 가독성 향상: 변수나 함수의 입출력 규격이 명확히 드러나 있어 협업과 유지보수 효율이 높다.
• 단점
  • 작성량 증가: 모든 변수, 매개변수, 반환값에 타입을 정의해야 하므로 초기 코드 작성량이 증가한다.
  • 유연성 부족: 데이터 구조를 유동적으로 바꾸기 어려워 프로토타입을 빠르게 개발하거나 가벼운 단발성 스크립트를 작성할 때 번거롭다.

대표 언어

• C / C++: 시스템 프로그래밍과 고성능 연산에 사용되는 정적 타입 언어.
• Java: 안정적인 대규모 엔터프라이즈 서버 애플리케이션 구축에 주로 사용되는 정적 타입 언어.
• Rust: 컴파일 시점에 메모리 안전성과 타입 안전성을 엄격하게 강제하는 정적 타입 언어.
• Go, Swift, Kotlin, C# 등

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동적 타입 (Dynamic Typing)

런타임 시점에 변수에 들어가는 실제 값에 따라 타입이 결정되는 방식.

동작 원리

• 코드를 작성할 때 변수의 타입을 명시하지 않는다.
• 프로그램 실행 도중 하나의 변수에 서로 다른 타입의 데이터를 자유롭게 재할당할 수 있다.

장단점

• 장점
  • 높은 생산성과 유연성: 타입 선언에 얽매이지 않고 비즈니스 로직을 빠르게 구현할 수 있다.
  • 가변 데이터 처리에 유리: 구조가 수시로 바뀌는 외부 API 응답 데이터나 JSON 형태의 데이터를 다루기 쉽다.
• 단점
  • 런타임 에러 위험: 잘못된 타입 연산이나 null 참조 오류가 컴파일 단계에서 걸러지지 않아, 프로그램 실행 시 비정상 종료될 수 있다.
  • 실행 속도 저하: 모든 연산마다 객체의 실제 타입을 확인하고 변환하는 작업이 반복 수행된다.

대표 언어

• Python: 간결한 문법으로 데이터 분석, 인공지능 등에 널리 쓰이는 동적 타입 언어.
• JavaScript: 웹 브라우저 및 Node.js 환경에서 폭넓게 사용되는 동적 타입 언어.
• Ruby, PHP 등

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타입 추론 (Type Inference)

정적 타입 언어에서 개발자가 자료형을 명시하지 않아도, 컴파일러가 대입되는 초기값의 형태를 분석해 자동으로 타입을 결정하는 기능.

정적 타입 추론

• 긴 타입명을 항상 수동으로 작성해야 하는 번거로움을 해소한다.
• 컴파일러가 우변의 표현식을 평가하여 좌변 변수의 타입을 대신 선언한다.

// C++의 auto 키워드를 이용한 정적 타입 추론

auto count = 10; // 컴파일러가 초기값을 분석해 int로 확정
auto pi = 3.14; // 컴파일러가 초기값을 분석해 double로 확정

// Java의 var 키워드를 이용한 로컬 변수 타입 추론

var title = "Data Types"; // 컴파일러가 초기값을 분석해 String으로 확정

동적 타입과의 차이

타입을 명시하지 않는 점에서 동적 타입과 혼동할 수 있지만, 동작 시점에서 근본적인 차이가 있다.

• 동적 타입: 런타임에 변수가 가리키는 값의 타입이 유동적으로 바뀔 수 있다.
• 타입 추론: 컴파일 시점에 타입이 고정되어, 실행 중에 변경할 수 없다.

auto score = 100; // 컴파일러에 의해 int 타입으로 확정
score = "합격"; // [컴파일 에러] 이미 int형으로 고정되었으므로 문자열 대입 불가

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타입 강도

서로 다른 타입 간의 연산이나 대입이 발생할 때 언어가 타입 변환을 얼마나 엄격하게 차단하는지에 따른 기준.

정적 타입 및 동적 타입과의 차이

• 정적/동적: 타입 검사를 언제(컴파일 타임, 런타임) 하는가.
• 강타입/약타입: 연산 과정에서 타입을 얼마나 엄격하게 강제하는가.
• 동적 타입 언어라도 무조건 자동 타입 변환이 일어나는 것은 아니며, 정적 타입 언어라도 타입 변환이 일어날 수 있다.

강타입 (Strongly Typed)

• 서로 다른 타입 간 연산 시 자동 타입 변환을 엄격하게 금지한다.
• 타입이 호환되지 않는 상황에서 연산을 수행하려면 개발자가 직접 타입 변환을 명시하는 코드를 작성해야 한다.

# 동적 타입 언어인 Python은 강타입 언어이다.

age = 20
message = "나이: " + age

# [TypeError]
# 숫자를 문자로 자동으로 바꿔주지 않으므로 str(age)로 타입 변환을 명시해야 한다.

약타입 (Weakly Typed)

• 서로 다른 타입 간 연산 시 언어가 자체적인 변환 규칙에 따라 자동으로 타입을 바꾸어 연산을 강행한다.
• 코드를 유연하게 작성할 수 있지만, 개발자가 의도하지 않은 논리적 버그를 유발할 수 있다.

// 정적 타입 언어인 C++은 약타입 언어이다.

int a = -1;
unsigned int b = 1;

if (a < b) {
    // 실행되지 않음
} else {
    // a가 unsigned로 자동 변환되어 최댓값(약 42억)으로 취급됨
    std::cout << "-1이 1보다 크다\n"; // 실제 출력
}

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프로그래밍 언어 분류 매트릭스

4분면 대표 언어 포지셔닝

구분	정적 타입	동적 타입
강타입	Java, Rust, Go, Swift, C# 등	Python, Ruby, Elixir 등
약타입	C, C++ 등	JavaScript, PHP, Perl 등

개발 환경 특징

• 정적 강타입 언어
  • 안전성 최우선
  • 단 하나의 타입 버그나 메모리 오차도 치명적인 서비스에 사용된다.
  • 금융 시스템, 항공, 방위, 대규모 엔터프라이즈 백엔드 등
• 동적 강타입 언어
  • 생산성과 안전성의 균형.
  • 생산성이 극도로 중요하면서도 사소한 연산 버그를 차단하고자 할 때 사용된다.
  • 데이터 분석, 인공지능 연구 등
• 정적 약타입 언어
  • 하드웨어 제어와 극도의 성능.
  • 메모리 주소를 직접 다루고 하드웨어 리소스를 사용해야 하는 시스템 프로그래밍에 사용된다.
  • 운영체제 커널, 임베디드 펌웨어, 게임 엔진 등
• 동적 약타입 언어
  • 극도의 유연성.
  • 빠르고 유연하게 코드를 작성해야 하는 환경에 사용된다.
  • 웹 프론트엔드, 간단한 자동화 스크립트 등