포트란과 함수 오버로딩
포트란과 객체지향 프로그래밍
포트란이라 하면 옛날 언어라고 생각하기 쉬운데, 포트란 언어도 시대의 흐름에 따라 계속 발전해 오고 있습니다. 특히, 2003버전부터는 클래스와 상속 등을 지원하는 객체지향 프로그래밍 언어라 할 수 있습니다. 안타깝게도, 한글로 된 포트란 서적이 별로 없고, 출판된 것도 95버전까지밖에 안 나와 있어서 앞으로 블로그에서 몇 가지 객체지향 프로그래밍과 관련된 기능들을 소개하고자 합니다.
포트란과 함수 오버로딩
함수 오버로딩이란 같은 이름의 서브프로그램(서브루틴, 함수, 메소드 등)이 인자에 따라 다른 기능을 하는 것을 말합니다. 객체지향 프로그래밍의 다형성과 관련된 개념인데, 포트란에서는 90버전에 도입된 interface문을 이용하여 적용 가능합니다.
아래 예제는 2차원 좌표라는 자료형을 정의하고 좌표들 사이의 거리를 구하는 함수를 구현한 예제입니다. 자료형을 정의할 때 single precision 자료형 point_sp와 double precision 자료형 point_dp 두 가지를 정의했고, 따라서 함수도 single precision용 distance_sp와 double precision용 distance_dp 두 가지를 정의했습니다.
module point2d
type point_sp
real x, y
end type
type point_dp
real(kind=8):: x,y
end type
contains
real function distance_sp(p1, p2) result(dist)
type(point_sp), intent(in):: p1, p2
dist=sqrt((p1%x-p2%x)**2+(p1%y-p2%y)**2)
end function
real(kind=8) function distance_dp(p1, p2) result(dist)
type(point_dp), intent(in):: p1, p2
dist=dsqrt((p1%x-p2%x)**2+(p1%y-p2%y)**2)
end function
end module
program test_point2d
use point2d
type(point_sp):: s1,s2
type(point_dp):: d1,d2
real:: dist_s
real(kind=8):: dist_d
s1%x=0.0 ; s1%y=0.0
s2%x=3.0 ; s2%y=4.0
d1%x=0.0d0 ; d1%y=0.0d0
d2%x=3.0d0 ; d2%y=4.0d0
dist_s=distance_sp(s1,s2)
dist_d=distance_dp(d1,d2)
print*, dist_s, dist_d
end program
위의 예제에서 두 개의 함수가 하는 일은 같지만, 정적 자료형 언어의 특성상 자료형에 따라 두 개의 함수를 정의해야 했습니다. 이 프로그램은 간단해서 별 문제가 없지만, 프로그램이 복잡해지면 이렇게 같은 기능의 다른 함수들로 인해 인터페이스가 복잡해지게 됩니다. 같은 기능의 함수들을 single/double과 같은 자료형에 상관없이 같은 이름으로 사용할 수 있다면 프로그래밍 인터페이스가 좀 더 단순해지겠죠. 위의 모듈에 아래의 interface 구문을 넣으면 distance_sp 함수와 distance_dp 함수를 모두 distance라는 이름으로 사용할 수 있습니다.
interface distance
module procedure:: distance_sp
module procedure:: distance_dp
end interface
위와 같이 선언해 놓으면 두 함수의 인자가 두 개의 point_sp와 두 개의 point_dp로 다르기 때문에 인자의 자료형을 가지고 어떤 함수를 사용해야하는지 판단할 수 있게 됩니다. 만약 두 함수의 인자가 동일하다면 interface문을 사용할 수 없습니다. 아래는 함수 오버로딩을 사용하도록 수정한 예제입니다.
module point2d
type point_sp
real x, y
end type
type point_dp
real(kind=8):: x,y
end type
interface distance
module procedure:: distance_sp
module procedure:: distance_dp
end interface
contains
real function distance_sp(p1, p2) result(dist)
type(point_sp), intent(in):: p1, p2
dist=sqrt((p1%x-p2%x)**2+(p1%y-p2%y)**2)
end function
real(kind=8) function distance_dp(p1, p2) result(dist)
type(point_dp), intent(in):: p1, p2
dist=dsqrt((p1%x-p2%x)**2+(p1%y-p2%y)**2)
end function
end module
program test_point2d
use point2d
type(point_sp):: s1,s2
type(point_dp):: d1,d2
real:: dist_s
real(kind=8):: dist_d
s1%x=0.0 ; s1%y=0.0
s2%x=3.0 ; s2%y=4.0
d1%x=0.0d0 ; d1%y=0.0d0
d2%x=3.0d0 ; d2%y=4.0d0
dist_s=distance(s1,s2)
dist_d=distance(d1,d2)
print*, dist_s, dist_d
end program
자료형에 상관없이 distance라는 함수를 이용하여 거리를 계산하고 있음을 알 수 있습니다. 물론 위에서 distance_sp와 distance_dp도 사용 가능합니다. 함수 오버로딩을 사용한다고 프로그램의 실행 속도가 빨라지지는 않습니다. 하지만 서브프로그램들의 인터페이스를 단순화하여 프로그래밍을 좀 더 편하게 할 수 있다는 장점이 있습니다.