초보자를 위한 Erlang 기초 튜토리얼

Erlang이란 무엇이며 어디에 쓰이는가

Erlang은 1980년대에 Ericsson에서 멈추지 않고 동작해야 하는 전화 교환기를 위해 설계한 동적 타입 함수형 언어입니다. 1998년에 오픈 소스로 공개되었습니다. Erlang 프로그램은 BEAM 가상 머신에서 아무것도 공유하지 않고 메시지로 통신하는 수많은 경량 프로세스로 실행되며, 장애에 강한 시스템을 만들기 위한 라이브러리와 설계 원칙 모음인 OTP(Open Telecom Platform)가 함께 제공됩니다.

Erlang은 통신 장비, 메시징 플랫폼(WhatsApp의 백엔드가 Erlang으로 만들어진 것으로 유명합니다), RabbitMQ 같은 메시지 브로커, Riak과 CouchDB 같은 데이터베이스, 결제와 IoT 시스템에 쓰입니다. Elixir와 Gleam도 BEAM에서 실행되며 Erlang 라이브러리를 직접 사용할 수 있습니다.

Erlang 설치와 Hello, world 실행

erlang.org 또는 패키지 관리자(예: brew install erlang 또는 apt install erlang)로 Erlang/OTP를 설치합니다. 코드는 모듈에 들어 있으며, name.erl 파일 하나가 모듈 name을 정의하고 내보내는 함수를 나열합니다.

% hello.erl
-module(hello).
-export([main/0]).

main() ->
    io:format("Hello, world!~n").

erlc hello.erl                          # compiles to hello.beam
erl -noshell -s hello main -s init stop
# Hello, world!
erl                                     # interactive shell; c(hello). then hello:main().

주석은 %로 시작합니다. 포맷 문자열의 ~n은 개행이고 ~p는 모든 텀을 출력합니다. 셸에서는 모든 표현식이 마침표로 끝납니다.

구두점, 변수, 기본 타입

초보자에게 가장 놀라운 점은 Erlang의 구두점입니다. 쉼표는 표현식을, 세미콜론은 절을 구분하고, 마침표는 함수나 셸 명령을 끝냅니다. 변수는 대문자나 밑줄로 시작하며 한 번만 바인딩할 수 있습니다.

1> Name = "Erlang".
"Erlang"
2> Year = 1986, Next = Year + 1.
1987
3> Year = 2000.
** exception error: no match of right hand side value 2000
4> 10 / 4.
2.5
5> {10 div 4, 10 rem 4}.
{2,2}
6> is_atom(ok).
true
7> <<"binary string">>.
<<"binary string">>

true와 false는 별도의 타입이 아니라 아톰입니다. =는 대입이 아니라 매치이므로 3번째 줄이 실패합니다. Year가 이미 1986에 바인딩되어 있기 때문입니다.

패턴 매칭, case, 가드

패턴 매칭은 튜플, 리스트, 맵을 풀어 헤치고 어느 절을 실행할지 선택합니다. when으로 쓰는 가드는 절에 조건을 더합니다. case와 if는 값을 반환하는 표현식입니다.

-module(match).
-export([describe/1, grade/1, demo/0]).

describe({ok, Value}) -> io_lib:format("ok: ~p", [Value]);
describe({error, Reason}) -> io_lib:format("error: ~p", [Reason]);
describe(_Other) -> "unknown".

grade(Score) when Score >= 90 -> a;
grade(Score) when Score >= 70 -> b;
grade(_) -> c.

demo() ->
    [First | Rest] = [1, 2, 3],
    #{name := Name} = #{name => "Ann", age => 31},
    Size = case length(Rest) of
               0 -> empty;
               N when N < 5 -> small;
               _ -> large
           end,
    io:format("~p ~p ~s ~p ~p~n", [First, Rest, Name, Size, grade(75)]),
    io:format("~s~n", [describe({error, timeout})]).
% match:demo() prints:
% 1 [2,3] Ann small b
% error: timeout

마지막을 제외한 모든 절은 ;로 끝나고, 마지막 절은 .로 끝납니다. 맞는 절이 없으면 프로세스는 function_clause 또는 case_clause 오류를 발생시킵니다.

함수, 재귀, 고차 함수

함수는 이름과 인자 개수(arity)로 식별하며 name/Arity로 씁니다. 반복문은 없고 반복은 재귀로 하며, 꼬리 재귀 함수는 일정한 스택 공간에서 실행됩니다. 익명 함수는 fun ... end로 씁니다.

-module(fns).
-export([factorial/1, sum/1, demo/0]).

factorial(0) -> 1;
factorial(N) when N > 0 -> N * factorial(N - 1).

sum(List) -> sum(List, 0).          % public wrapper
sum([], Acc) -> Acc;                 % tail-recursive helper sum/2
sum([H | T], Acc) -> sum(T, Acc + H).

demo() ->
    Double = fun(X) -> X * 2 end,
    io:format("~p~n", [factorial(20)]),                    % 2432902008176640000
    io:format("~p~n", [sum([1, 2, 3, 4])]),                % 10
    io:format("~p~n", [Double(21)]),                       % 42
    io:format("~p~n", [lists:map(Double, [1, 2, 3])]),     % [2,4,6]
    io:format("~p~n", [[X * X || X <- [1, 2, 3, 4, 5], X rem 2 =:= 1]]). % [1,9,25]

마지막 줄은 리스트 컴프리헨션을 사용합니다. 비교 연산자에 주의하세요. =:=와 =/=는 정확한 동등과 부등을 검사하고, ==와 /=는 숫자를 값으로 비교하므로 1 == 1.0은 참입니다. 작거나 같음은 <=가 아니라 =<로 씁니다.

리스트, 맵, 표준 라이브러리

lists 모듈은 map, filter, foldl, sort, reverse 등 많은 함수를 제공하고, maps는 맵을, string과 binary는 텍스트를 다룹니다. 전체 레퍼런스는 OTP 문서에 있습니다.

1> L = [5, 3, 8, 1].
[5,3,8,1]
2> lists:sort(L).
[1,3,5,8]
3> lists:filter(fun(X) -> X > 2 end, L).
[5,3,8]
4> lists:foldl(fun(X, Acc) -> X + Acc end, 0, L).
17
5> M = #{ann => 31, bo => 25}, map_size(M).
2
6> M2 = M#{cy => 40}, map_size(M2).
3
7> maps:get(bo, M2).
25
8> maps:get(zed, M2, none).
none

M#{cy => 40}은 새 맵을 만들며 M 자체는 바뀌지 않습니다. 이미 존재해야 하는 키를 갱신하려면 => 대신 :=를 쓰세요.

프로세스와 메시지 전달

프로세스는 Erlang의 대표 기능입니다. spawn은 새 프로세스를 시작하고, !는 메시지를 보내며, receive는 메시지를 패턴으로 매칭해 기다립니다. 프로세스는 비용이 적어서 시스템에서 아주 많이 실행할 수 있습니다. 링크와 모니터로 한 프로세스가 다른 프로세스의 종료를 알 수 있으며, OTP 슈퍼바이저는 이를 이용해 실패한 워커를 자동으로 재시작합니다.

-module(counter).
-export([start/0, loop/1]).

start() ->
    Pid = spawn(counter, loop, [0]),
    Pid ! {add, 5},
    Pid ! {add, 10},
    Pid ! {get, self()},
    receive
        {count, N} -> io:format("count = ~p~n", [N])   % count = 15
    after 1000 ->
        io:format("timeout~n")
    end.

loop(Count) ->
    receive
        {add, N} -> loop(Count + N);
        {get, From} -> From ! {count, Count}, loop(Count)
    end.

이 손으로 쓴 루프는 OTP의 gen_server 동작이 일반화한 바로 그 형태입니다. 실제 코드에서는 gen_server 모듈을 작성하고 supervisor 아래에 둡니다.

오류 처리와 let it crash

Erlang의 예외는 error, throw, exit 세 종류입니다. 예상되는 실패는 보통 {ok, Value}나 {error, Reason} 튜플로 반환합니다. 예상치 못한 실패는 아예 잡지 않는 경우가 많습니다. 프로세스가 비정상 종료하면 슈퍼바이저가 알려진 정상 상태로 재시작합니다. 꼭 잡아야 할 때는 try ... catch를 사용합니다.

1> file:read_file("missing.txt").
{error,enoent}
2> try 1 / 0 catch error:badarith -> division_failed end.
division_failed
3> try throw(my_reason) catch throw:R -> {caught, R} end.
{caught,my_reason}
4> case file:read_file("missing.txt") of {ok, Bin} -> Bin; {error, Why} -> Why end.
enoent

작은 완성 프로그램: 단어 빈도

이 모듈은 맵으로 문자열의 단어를 세고, 횟수순으로 정렬해 가장 흔한 세 개를 출력합니다. 문자열 함수, lists:foldl, 맵, 사용자 정의 정렬을 조합합니다.

-module(wordfreq).
-export([top/2, main/0]).

top(Text, N) ->
    Words = string:lexemes(string:lowercase(Text), " .,;:!?\n"),
    Counts = lists:foldl(fun(W, Acc) ->
                                 maps:update_with(W, fun(C) -> C + 1 end, 1, Acc)
                         end, #{}, Words),
    Sorted = lists:sort(fun({W1, C1}, {W2, C2}) ->
                                {-C1, W1} =< {-C2, W2}
                        end, maps:to_list(Counts)),
    lists:sublist(Sorted, N).

main() ->
    Text = "The cat and the dog. The dog sat, and the cat ran.",
    [io:format("~s: ~p~n", [W, C]) || {W, C} <- top(Text, 3)],
    ok.
% the: 4
% and: 2
% cat: 2

다음 단계

• erlang.org의 Erlang/OTP 문서. Getting Started 가이드와 OTP Design Principles가 포함되어 있습니다.
• 무료 온라인 책 Learn You Some Erlang for Great Good!.
• 표준 빌드 도구인 rebar3와 Elixir와 공유하는 패키지 관리자 Hex.
• 실제 서비스를 만들 때 참고할 gen_server와 supervisor 레퍼런스 페이지.