함수를 사용한 대규모 프로그램 구성

소개

프로그램의 규모가 커지기 시작하면, 체계적으로 정리하고 싶어질 것입니다. 이 섹션에서는 함수와 라이브러리 모듈을 간략하게 소개합니다. 예외를 사용한 오류 처리도 함께 소개합니다.

사용자 정의 함수 (Custom Functions)

재사용하려는 코드에는 함수를 사용하십시오. 다음은 함수 정의입니다.

def sumcount(n):
    '''
    Returns the sum of the first n integers
    '''
    total = 0
    while n > 0:
        total += n
        n -= 1
    return total

함수를 호출하려면 다음과 같이 합니다.

a = sumcount(100)

함수는 특정 작업을 수행하고 결과를 반환하는 일련의 문장입니다. return 키워드는 함수의 반환 값을 명시적으로 지정하는 데 필요합니다.

라이브러리 함수 (Library Functions)

Python 에는 방대한 표준 라이브러리가 포함되어 있습니다. 라이브러리 모듈은 import를 사용하여 접근합니다. 예를 들어:

import math
x = math.sqrt(10)

import urllib.request
u = urllib.request.urlopen('http://www.python.org/')
data = u.read()

라이브러리와 모듈에 대해서는 나중에 더 자세히 다루겠습니다.

오류와 예외 (Errors and exceptions)

함수는 오류를 예외 (exception) 로 보고합니다. 예외는 함수가 중단되도록 하며, 처리되지 않은 경우 전체 프로그램이 중지될 수 있습니다.

Python REPL 에서 다음을 시도해 보십시오.

>>> int('N/A')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'N/A'
>>>

디버깅 목적으로, 메시지는 무슨 일이 발생했는지, 오류가 어디에서 발생했는지, 그리고 실패로 이어진 다른 함수 호출을 보여주는 추적 (traceback) 을 설명합니다.

예외 포착 및 처리 (Catching and Handling Exceptions)

예외는 포착하고 처리할 수 있습니다.

포착하려면 try - except 문을 사용하십시오.

for line in file:
    fields = line.split(',')
    try:
        shares = int(fields[1])
    except ValueError:
        print("Couldn't parse", line)
    ...

ValueError의 이름은 포착하려는 오류의 종류와 일치해야 합니다.

수행되는 작업에 따라 어떤 종류의 오류가 발생할 수 있는지 미리 정확히 아는 것은 종종 어렵습니다. 좋든 싫든, 예외 처리는 종종 프로그램이 예기치 않게 충돌한 후에 추가됩니다 (예: "아, 그 오류를 포착하는 것을 잊었네. 그걸 처리해야 해!").

예외 발생시키기 (Raising Exceptions)

예외를 발생시키려면 raise 문을 사용하십시오.

raise RuntimeError('What a kerfuffle')

이렇게 하면 try-except 블록에 의해 포착되지 않는 한, 프로그램이 예외 추적과 함께 중단됩니다.

% python3 foo.py
Traceback (most recent call last):
  File "foo.py", line 21, in <module>
    raise RuntimeError("What a kerfuffle")
RuntimeError: What a kerfuffle

연습 문제 1.29: 함수 정의하기 (Defining a function)

간단한 함수를 정의해 보십시오:

>>> def greeting(name):
        'Issues a greeting'
        print('Hello', name)

>>> greeting('Guido')
Hello Guido
>>> greeting('Paula')
Hello Paula
>>>

함수의 첫 번째 문이 문자열인 경우, 이는 문서로 사용됩니다. help(greeting)과 같은 명령을 입력하여 표시되는 내용을 확인해 보십시오.

연습 문제 1.30: 스크립트를 함수로 변환하기 (Turning a script into a function)

연습 문제 1.27 에서 pcost.py 프로그램에 대해 작성한 코드를 가져와서 portfolio_cost(filename) 함수로 변환하십시오. 이 함수는 파일 이름을 입력으로 받아 해당 파일의 포트폴리오 데이터를 읽고 포트폴리오의 총 비용을 float 로 반환합니다.

함수를 사용하려면 프로그램을 다음과 같이 변경하십시오:

## pcost.py
def portfolio_cost(filename):
    """
    Computes the total cost (shares*price) of a portfolio file
    """
    total_cost = 0.0

    with open(filename, "rt") as f:
        rows = f.readlines()
        headers = rows[0].strip().split(",")
        for row in rows[1:]:
            row_data = row.strip().split(",")
            nshares = int(row_data[1])
            price = float(row_data[2])
            total_cost += nshares * price

    return total_cost


import sys

if len(sys.argv) == 2:
    filename = sys.argv[1]
else:
    filename = input("Enter a filename:")

cost = portfolio_cost(filename)
print("Total cost:", cost)

프로그램을 실행하면 이전과 동일한 출력을 볼 수 있습니다. 프로그램을 실행한 후에는 다음과 같이 입력하여 함수를 대화형으로 호출할 수도 있습니다:

$ python3 -i pcost.py

이렇게 하면 대화형 모드에서 함수를 호출할 수 있습니다.

>>> portfolio_cost('portfolio.csv')
44671.15
>>>

코드를 대화형으로 실험할 수 있는 것은 테스트 및 디버깅에 유용합니다.

연습 문제 1.31: 오류 처리 (Error handling)

필드가 누락된 파일에서 함수를 시도하면 어떻게 될까요?

>>> portfolio_cost('missing.csv')
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
    File "pcost.py", line 11, in portfolio_cost
    nshares    = int(fields[1])
ValueError: invalid literal for int() with base 10: ''
>>>

이 시점에서 결정을 내려야 합니다. 프로그램을 작동시키려면 잘못된 줄을 제거하여 원래 입력 파일을 정리하거나, 일부 방식으로 잘못된 줄을 처리하도록 코드를 수정할 수 있습니다.

pcost.py 프로그램을 수정하여 예외를 포착하고, 경고 메시지를 인쇄한 다음 파일의 나머지 부분을 계속 처리하십시오.

연습 문제 1.32: 라이브러리 함수 사용하기 (Using a library function)

Python 에는 유용한 함수가 포함된 대규모 표준 라이브러리가 있습니다. 여기서 유용할 수 있는 라이브러리 중 하나는 csv 모듈입니다. CSV 데이터 파일로 작업해야 할 때마다 이 모듈을 사용해야 합니다. 다음은 작동 방식의 예입니다:

>>> import csv
>>> f = open('portfolio.csv')
>>> rows = csv.reader(f)
>>> headers = next(rows)
>>> headers
['name', 'shares', 'price']
>>> for row in rows:
        print(row)

['AA', '100', '32.20']
['IBM', '50', '91.10']
['CAT', '150', '83.44']
['MSFT', '200', '51.23']
['GE', '95', '40.37']
['MSFT', '50', '65.10']
['IBM', '100', '70.44']
>>> f.close()
>>>

csv 모듈의 좋은 점 중 하나는 따옴표 처리 및 쉼표 분할과 같은 다양한 하위 수준 세부 사항을 처리한다는 것입니다. 위의 출력에서 첫 번째 열의 이름에서 큰따옴표가 제거된 것을 확인할 수 있습니다.

pcost.py 프로그램을 수정하여 구문 분석에 csv 모듈을 사용하고 이전 예제를 실행해 보십시오.

연습 문제 1.33: 명령줄에서 읽기 (Reading from the command line)

pcost.py 프로그램에서 입력 파일의 이름은 코드에 하드코딩되어 있습니다:

## pcost.py

def portfolio_cost(filename):
    ...
    ## Your code here
    ...

cost = portfolio_cost('portfolio.csv')
print('Total cost:', cost)

이는 학습 및 테스트에는 괜찮지만, 실제 프로그램에서는 그렇게 하지 않을 것입니다.

대신, 스크립트에 인수로 파일 이름을 전달할 수 있습니다. 프로그램의 하단 부분을 다음과 같이 변경해 보십시오:

## pcost_1.33.py

import csv


def portfolio_cost(filename):
    """
    Computes the total cost (shares*price) of a portfolio file
    """
    total_cost = 0.0

    with open(filename, "rt") as f:
        rows = csv.reader(f)
        headers = next(rows)  ## Skip header row
        for row in rows:
            if len(row) < 3:
                print("Skipping invalid row:", row)
                continue
            try:
                nshares = int(row[1])
                price = float(row[2])
                total_cost += nshares * price
            except (IndexError, ValueError):
                print("Skipping invalid row:", row)

    return total_cost

import sys


if len(sys.argv) == 2:
    filename = sys.argv[1]
else:
    filename = 'portfolio.csv'

cost = portfolio_cost(filename)
print('Total cost:', cost)

sys.argv는 명령줄에서 전달된 인수 (있는 경우) 를 포함하는 목록입니다.

프로그램을 실행하려면 터미널에서 Python 을 실행해야 합니다.

예를 들어, Unix 의 bash 에서:

$ python3 pcost.py portfolio.csv
Total cost: 44671.15
bash %

요약 (Summary)

축하합니다! 함수 랩을 완료했습니다. LabEx 에서 더 많은 랩을 연습하여 실력을 향상시킬 수 있습니다.