Rust에서 ‘검증하지 말고 파싱하라’와 타입 주도 설계

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타입 시스템을 활용해 런타임 검증 대신 컴파일 타임에 불변식을 보장하는 Rust 설계 방식을 설명함
NonZeroF32, NonEmptyVec 같은 새로운 타입(newtype) 을 정의해 잘못된 상태(0, 빈 벡터 등)를 표현 불가능하게 만듦
Option이나 Result로 실패를 반환하는 대신, 함수 인자에서 제약을 강화해 오류를 사전에 차단함
String::from_utf8이나 serde_json::from_str처럼 파싱을 통해 의미 있는 타입으로 변환하는 사례를 제시함
불법 상태를 표현 불가능하게 만들고, 검증을 가능한 한 앞당기는 설계 원칙이 코드 안정성과 가독성을 높임

1. 런타임 검증 대신 타입으로 제약 표현

divide(a, b) 함수에서 0으로 나누면 런타임 패닉이 발생함
- Option을 반환해 실패를 표현할 수 있지만, 이는 반환 타입을 약화시키는 형태임
NonZeroF32 타입을 정의해 0이 아닌 값만 생성 가능하게 함
- 생성자는 fn new(n: f32) -> Option<NonZeroF32> 형태로, 실패 시 None 반환
- divide_floats(a: f32, b: NonZeroF32)로 정의하면 런타임 검증이 불필요함
검증 책임을 함수 내부에서 호출자 쪽으로 이동시켜, 오류를 사전에 제거함

2. 중복 검증 제거와 코드 단순화

roots(a, b, c) 함수에서 a == 0 검증을 Option으로 처리하면 호출자와 함수 양쪽에서 중복 검증 발생
NonZeroF32를 사용하면 검증이 한 번만 수행되고, 이후 로직은 단순화됨
같은 원리로 NonEmptyVec<T>를 정의해 빈 벡터를 허용하지 않음
- get_cfg_dirs()가 NonEmptyVec<PathBuf>를 반환하면, 이후 main()에서 추가 검증이 불필요함

3. 실제 사례: String과 serde_json

String은 내부적으로 Vec<u8>의 새로운 타입(newtype) 이며, String::from_utf8이 유효성 검사를 수행함
- 이후에는 UTF-8이 보장된 문자열로 안전하게 사용 가능
serde_json의 from_str::<Sample>은 JSON을 구조체로 파싱해 필드 존재와 타입 일관성을 컴파일 타임에 보장함
- foo, bar 필드 존재, 타입 일치, 배열 길이 등 모든 제약이 타입 수준에서 확인됨

4. 타입 주도 설계의 두 가지 원칙

불법 상태를 표현 불가능하게 만들기
- NonZeroF32는 0을, NonEmptyVec은 빈 상태를 표현할 수 없음
- 단순 검증 함수(is_nonzero)는 여전히 잘못된 상태를 표현할 수 있어 불완전함
검증은 가능한 한 앞당겨 수행하기
- ‘Shotgun Parsing’처럼 검증이 코드 전반에 흩어지면 보안 취약점(CVE-2016-0752 등)으로 이어질 수 있음
- 파싱 단계에서 모든 제약을 확인하면 이후 로직은 안전하게 실행 가능

5. Rust에서의 타입 기반 증명과 응용

Curry-Howard 대응에 따라 타입은 논리 명제, 값은 그 증명으로 볼 수 있음
- typenum 크레이트를 사용하면 컴파일 타임에 수학적 관계(3 + 4 = 8)를 검증 가능
타입 시스템을 이용해 프로그램의 정확성을 컴파일 시점에 증명할 수 있음

6. 실무 적용 조언

외부 API가 단순 타입(bool, i32)을 요구하더라도, 내부에서는 의미 있는 enum이나 newtype으로 표현할 것
- 예: LightBulbState { On, Off }를 정의하고 From<LightBulbState> for bool 구현
verify()나 do_something_fallible()처럼 단순 검증 함수가 있다면, 파싱을 통한 구조화된 타입 변환을 고려할 것
부작용 없는 함수라면 Result<Infallible, MyError>처럼 의도적으로 불가능한 상태를 타입으로 표현할 수 있음

7. 결론

Rust의 타입 시스템을 검증 도구로 활용하면 코드의 명확성과 안정성이 향상됨
Vec, sqlx, bon 등 Rust 생태계의 여러 도구가 이미 타입 기반 설계를 활용 중임
모든 문제를 타입으로 해결할 수는 없지만, 검증 로직을 타입으로 끌어올리는 접근은 유지보수성과 안전성을 높임
Rust의 강력한 타입 시스템을 최대한 활용해 컴파일러가 오류를 잡아주는 코드 작성을 권장함

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