초보자를 위한 F# 기초 튜토리얼

F#이란 무엇이며 누가 쓰는가

F#은 Microsoft Research의 Don Syme가 설계했으며, 지금은 Microsoft와 F# Software Foundation 커뮤니티가 관리하는 오픈 소스 언어입니다. (OCaml과 같은) ML 계열 언어에 속하며 Windows, macOS, Linux의 .NET에서 실행됩니다.

팀들은 F#을 금융 모델링, 데이터 분석, 도메인 비중이 큰 비즈니스 로직, 웹 백엔드, 스크립팅에 사용합니다. C#과 같은 .NET 중간 언어로 컴파일되므로 F# 프로젝트에서 모든 NuGet 패키지를 쓸 수 있고 C# 코드에서 호출할 수도 있습니다.

F# 설치와 Hello, world 실행

Microsoft에서 .NET SDK를 설치합니다. F#이 포함되어 있어서 별도 설치는 필요 없습니다. 빠르게 실험하려면 .fsx 확장자의 스크립트 파일을 만들어 F# Interactive(dotnet fsi)로 실행하세요.

// hello.fsx
printfn "Hello, world!"

dotnet fsi hello.fsx
# Hello, world!
dotnet new console -lang "F#" -o HelloApp
cd HelloApp
dotnet run

두 번째 명령 묶음은 .fsproj 파일과 Program.fs가 있는 전체 콘솔 프로젝트를 만듭니다. 프로젝트에서는 .fsproj에 나열한 파일 순서가 중요합니다. 파일은 위에 있는 파일의 코드만 사용할 수 있습니다.

값과 기본 타입

let은 이름을 값에 바인딩합니다. 바인딩은 mutable로 표시하지 않으면 불변이며, 표시한 경우에는 =가 아니라 <-로 값을 바꿉니다.

let name = "Ana"
let age = 30
let mutable count = 0
count <- count + 1
printfn "%s is %d, count = %d" name age count
// Ana is 30, count = 1
let total = float age + 0.5   // explicit conversion needed

F#은 숫자를 암묵적으로 변환하지 않습니다. 1 + 2.0은 컴파일 오류입니다. float, int, string 같은 함수로 변환하세요.

제어 흐름과 함수

if는 값을 반환하는 표현식이므로 두 분기의 타입이 같아야 합니다. 반복문(for, while)도 있지만 대부분의 코드는 컬렉션 함수를 씁니다.

let sign n =
    if n > 0 then "positive"
    elif n < 0 then "negative"
    else "zero"
for i in 1 .. 3 do
    printfn "%d squared is %d" i (i * i)
let add x y = x + y          // int -> int -> int
let add5 = add 5             // partial application
printfn "%d" (add5 10)       // 15
let square = fun x -> x * x
[1; 2; 3; 4]
|> List.filter (fun x -> x % 2 = 0)
|> List.map square
|> printfn "%A"              // [4; 16]

인자는 쉼표가 아니라 공백으로 구분합니다. 모든 함수는 한 번에 인자 하나를 받으므로(커링) add 5는 새 함수를 반환합니다. 파이프라인 연산자 x |> f는 f x를 뜻하며 데이터 변환을 위에서 아래로 쓸 수 있게 해 줍니다. 들여쓰기는 의미가 있어서 함수나 반복문의 본문은 그 아래에 들여써야 합니다.

컬렉션, 레코드, 옵션

type Person = { Name: string; Age: int }
let ana = { Name = "Ana"; Age = 30 }
let older = { ana with Age = 31 }       // copy with one change
let people = [ ana; { Name = "Ben"; Age = 17 } ]
let adult = people |> List.tryFind (fun p -> p.Age >= 18)
match adult with
| Some p -> printfn "First adult: %s" p.Name
| None -> printfn "No adults"
// First adult: Ana

레코드는 이름 있는 필드와 구조적 동등성을 가진 불변 타입입니다. F#은 자체 타입에 null이 없으며, 값이 없을 때는 Option인 Some value 또는 None을 씁니다. List.tryFind 같은 함수는 옵션을 반환하고, 컴파일러가 두 경우를 모두 처리하도록 강제합니다.

대표 기능: 판별 공용체와 패턴 매칭

판별 공용체는 각자 데이터를 가진 이름 있는 여러 경우 중 정확히 하나인 값을 나타냅니다. match가 경우를 검사하며, 하나라도 빠뜨리면 컴파일러가 경고합니다.

type Shape =
    | Circle of radius: float
    | Rectangle of width: float * height: float
let area shape =
    match shape with
    | Circle r -> System.Math.PI * r * r
    | Rectangle (w, h) -> w * h
[ Circle 1.0; Rectangle (2.0, 3.0) ]
|> List.map area
|> List.iter (printfn "%.2f")
// 3.14
// 6.00

그 밖의 잘 알려진 기능으로는 타입 추론(타입 주석을 거의 쓰지 않습니다), 측정 단위(float<m>는 float<s>와 더할 수 없습니다), 비동기 코드를 위한 task { ... }와 async { ... } 같은 계산 식이 있습니다.

오류 처리

예상되는 실패에는 F#다운 방식으로 Result(Ok value 또는 Error info)를 반환합니다. 예상치 못한 실패에는 try ... with, failwith, raise로 .NET 예외를 쓸 수 있습니다.

let parseAge (s: string) =
    match System.Int32.TryParse(s) with
    | true, n when n >= 0 -> Ok n
    | true, _ -> Error "Age must not be negative"
    | false, _ -> Error "Not a number"
match parseAge "abc" with
| Ok n -> printfn "Age %d" n
| Error msg -> printfn "Error: %s" msg
// Error: Not a number
let safeDivide a b =
    try Some (a / b)
    with :? System.DivideByZeroException -> None
printfn "%A" (safeDivide 10 0)   // None

TryParse는 .NET에서 out 매개변수를 가지는데, F#은 이를 바로 매칭할 수 있는 튜플 (success, value)로 바꿔 줍니다.

작은 완성 프로그램: 단어 빈도

let text = "the cat and the hat and the bat"
text.Split(' ')
|> Array.countBy id
|> Array.sortByDescending snd
|> Array.truncate 2
|> Array.iter (fun (word, n) -> printfn "%s %d" word n)
// the 3
// and 2

Array.countBy id는 같은 단어끼리 묶어 (word, count) 쌍을 반환하고, snd는 정렬을 위해 각 쌍의 두 번째 요소를 가져오며, 결과는 튜플을 분해하는 람다로 출력합니다.

다음 단계

• Microsoft Learn의 F# 문서. Tour of F#과 언어 레퍼런스가 있습니다.
• dotnet fsi에서 연습하세요. 코드를 붙여 넣으면 바로 결과를 볼 수 있으며, 입력은 ;;로 끝냅니다.
• List, Array, Seq, Option, Result 모듈을 익히세요. 일상적인 코드 대부분이 이것들로 만들어집니다.
• 기초에 익숙해지면 NuGet의 F# 웹 프레임워크와 라이브러리를 살펴보세요.