go interface 구현하기

사실 go interface가 어떤 스펙을 가졌는지는 모르겠고 그냥 [summerlight]님께서 그걸 c++로 구현하면 재미있겠다고 해서 시작을 한건데 대충 내용은 다음과 같다.

class A {
public: void a(); void b(); void c();
};
class X {
public: void a() = 0;
};
class Y {
public: void b() = 0;
};
class Z {
public void c() = 0;
};

A obj;
X* x = /* 어떻게든 obj랑 연결 */;
x->a(); // A::a() 함수가 호출됨

A라는 class는 a, b, c라는 함수를 가지고 있지만, 명시적으로 X, Y, Z interface를 구현하고 있지 않기 때문에 X, Y, Z pointer로 A 객체를 지칭할 수 없다. 하지만 암시적으로라도, 동일한 함수 signature가 존재한다면 interface로 지칭할 수 있게 해주는 것이 목적이다. (template 함수에서 암시적 interface를 요구하는 것을 객체화하여 접근할 수 있게 하였다고 봐도 되겠다)

reflection을 사용하면 저걸 구현하는건 쉽다. 그렇지만 컴파일 시점에 대입 가능성을 보장해주려면 metaprogramming을 해야 한다.

이 때 함수 signature를 비교하여 대입가능성을 검사해야 하는데, 문제는 함수 signature에 함수 이름이 포함된다는 것이다. 이름은 string literal이 될 것이고, 이를 compile time에 비교하려면 적어도 constexpr을 쓰거나 char typelist(variadic template)를 써야하는데, constexpr와 variadic template 모두 vs2012에서 지원 안하니 (그렇다고 gcc를 쓸 생각은 없으니) 일단 무시한다.

결국 reflection을 써서 저 기능을 구현하면 되는데 c++로 reflection부터 만드려면 귀찮으니 java로 예제를 만들어 보자.

안타깝게도 (혹은 다행스럽게도) java에서는 연산자 overloading이 없으므로, interface 객체에 대상 객체를 대입하기 위한 static 함수를 하나 만들 것이다.

java reflection 중에는 Proxy라고 하여 해당 interface에 대한 method가 호출될 때, 그 method와 argument 정보를 하나의 함수로 모아주는(InvocationHandler) 좋은 class가 있다. (마치 ruby의 missing method나 php의 __call처럼)

덕분에 어떤 interface를 넣어도 Proxy를 적절히 써서, 해당 interface의 함수가 호출될 때 이 정보를 대상 객체(target)의 함수로 잘 넘겨서 실행해주면 되겠다.

이에 대한 코드는 다음과 같다.

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class InfOp {
    public static <T> T assign(Class<T> infClazz, Object target) {
        return infClazz.cast(Proxy.newProxyInstance(infClazz.getClassLoader(),
                new Class<?>[] { infClazz }, new InvocImpl(target)));
    }

    private static class InvocImpl implements InvocationHandler {
        private Object target;
        private Class<?> targetClazz;

        public InvocImpl(Object target) {
            super();
            this.target = target;
            this.targetClazz = target.getClass();
        }

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
                throws Throwable {
            Method targetMethod = targetClazz.getMethod(method.getName(),
                    method.getParameterTypes());
            return targetMethod.invoke(target, args);
        }
    }
}

핵심은 InvocationHandler::Invoke() 내에 있는 코드이다. interface class에서 호출되는 method의 정보(name, parameter = 결국 signature)를 사용하여 target 객체의 method 정보를 찾는다. 그리고 invoke를 하면서 argument도 넘겨주면 끝이다.

이제 다음과 같이 사용해볼 수 있다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Character ch = new Character();
        Drawable dr = InfOp.assign(Drawable.class, ch);
        dr.draw();
    }
}

interface Drawable {
    void draw();
}

interface Movable {
    void move();
}

class Character {
    public void draw() {
        System.out.println("draw!");
    }
    public void move() {
        System.out.println("move!");
    }
}

Character class와 Drawable interface는 명시적인 구현 관계(implements)가 없지만, 어쨌든 draw()라는 동일한 함수 signature를 갖는다. 따라서 Character 객체를 적절히 proxy로 감싸서 Drawable interface와 연결하여 위 코드처럼 실행시킬 수 있는 것이다.

조만간 compile time check를 포기한 c++ 버전도 올리도록 하겠다.